[发明专利]基于彩色三角波条纹离焦投影三维测量方法

摘要

本发明公开了基于彩色三角波条纹离焦投影三维测量方法，由彩色三角波条纹编码原理、离焦投影系统、消除通道间颜色串扰原理、三维测量原理四大关键部分组成。本发明的优点是：(1)与传统的条纹投影方法相比：传统方法需分别投影三帧条纹(每帧相移120°)本方法只需投影一帧彩色三角波条纹，极大地提高了三维测量速度；(2)三角波条纹经过轻微离焦投影，在参考平面上就可得到理想的正弦条纹；(3)采用了三角波条纹离焦的方法，可以滤除高次谐波并且能够减小gamma效应，从而进一步提高测量精度。该方法在动态物体的快速、实时三维测量中具有潜在的应用前景和实用价值。

主权项

基于彩色三角波条纹离焦投影三维测量方法，其特征是：由彩色三角波条纹编码原理、离焦投影系统、消除通道间颜色串扰原理、三维测量原理四大关键部分组成；所述彩色三角波条纹编码原理，通过将RGB三个通道中分别嵌入同频率且相位依次为‑120°、0°、120°的三角波条纹，再通过合成，得到彩色三角波条纹；所述离焦投影系统，通过对三角波条纹进行傅里叶分析：$x\left(t\right)=\frac{A}{2}+\frac{4A}{{\mathrm{\π}}^2}\[cos\mathrm{\ω}t+\frac{1}{3^2}cos3\mathrm{\ω}t+\frac{1}{5^2}cos5\mathrm{\ω}t+\mathrm{...}+\frac{1}{{(2k+1)}^2}cos(2k+1)\mathrm{\ω}t+\mathrm{...}\]---\left(1\right)$可知三角波条纹中含有高次谐波，通过对它进行适当离焦可将高次谐波滤除，得到标准的正弦条纹；所述三维测量原理是由消除串扰后的彩色三角波条纹按离焦投影系统中的方法得到了分离出的红、绿、蓝三种颜色的彩色正弦条纹，使用三步相移法得到截断相位值：$\mathrm{\φ}(x,y)={\tan }^{-1}\left(\sqrt{3}\frac{I_R-I_B}{2I_G-I_R-I_B}\right)---\left(2\right)$再采用质量引导法进行相位解包裹，得到连续相位值，从而利用相位‑高度公式：$h=\frac{l_0\mathrm{\Δ}\mathrm{\φ}}{2{\mathrm{\πf}}_{0}d+\mathrm{\Δ}\mathrm{\φ}}---\left(3\right)$得到物体表面每一点的高度信息。