[发明专利]基于三角波条纹离焦的条纹反射三维测量方法

摘要

本发明公开了基于三角波条纹离焦的条纹反射三维测量方法，由三角波条纹编码原理、离焦投影系统、条纹反射三维测量原理三大关键部分组成。本发明的优点是：（1）三角波条纹经过离焦投影，在参考平面上得到正弦条纹，与二进制条纹投影离焦情况相比，三角波条纹离焦程度更浅，只需在轻微离焦状态下便可得到理想的正弦条纹；(2)由于采用三角波条纹离焦的方法，相对于正弦条纹聚焦投影，LED显示器与参考平面之间的距离可以增大，对高光、高反射的镜面或类镜面物体的测量选择性变大，可以测量更大物体的三维面形，增大了测量范围。（3）采用了三角波条纹离焦的方法，可以减小gamma效应，从而进一步提高测量精度。

主权项

1.基于三角波条纹离焦的条纹反射三维测量方法，其特征是：由三角波条纹编码原理、三角波离焦投影系统、条纹反射三维测量原理三大关键部分组成；所述三角波条纹编码原理，通过编码，投影适当的三角波条纹；具体为电脑编码的三角波条纹，并使其幅值在0到255之间；所述三角波离焦投影系统，包括：编程专用计算机(3)、图像处理工作站(6)、LED显示器(1)、CCD相机(2)、待测物体(5)和参考平面(4)组成；通过对三角波条纹进行傅里叶分析如下：其中，A为幅度值，k为谐波次数，ω0为基频，可知三角波条纹中含有高次谐波，且高次谐波幅值相对二进制条纹更小，通过对它进行微离焦，高次谐波将更容易被滤除，得到标准的正弦条纹；通过适当调整LED显示器与待测物体的距离来实现离焦得到正弦条纹；具体为：三角波条纹离焦投影，通过对三角波条纹进行傅里叶分析：傅立叶频谱表示如下式：X(ft)＝Csinc(ft/2f0)comb(ft/f0)上式中C是一个常数，f0为三角波条纹的基频；ft是频域的变量，投影光学传递函数如下式：H(ft)＝J1(2πftr0)/πftr0；其中J1为是一 阶贝塞尔函数，r0是离焦所形成的离散圆半径；当ft＝kf0，其中k取自然数时，离焦系统OTF可重新写为：式中b为一离焦参数，其中，p为条纹的周期，光学离焦系统作为一个高斯低通滤波器用来滤除三角波条纹的高频分量；另外，随着离焦程度的加深，弥散圆半径r0将会增大，与之而来的是b的增大，这就通过离焦三角波条纹得到正弦信号；所述投射三角波条纹，需要利用光学离焦系统对其进行轻微离焦，可以减小gamma效应，从而进一步提高测量精度；由于采用三角波条纹离焦的方法，相对于正弦条纹聚焦投影，LED显示器与参考平面之间的距离可以增大，对高光、高反射的镜面或类镜面物体的测量选择性变大，可以测量更大物体的三维面形，增大了测量范围。