[发明专利]一种高精度三维测量方法与测量仪器

摘要

一种高精度三维测量方法与测量仪器，本发明测量方法包括：特征点转动采集流程；特征点坐标计算流程；和最终测量结果。通过在特征点转动采集流程，转动转台带动样品进行多次转动，改变特征点相对于微透镜阵列的位置，以及所有特征点在元素图像上的排列，使得在三维坐标计算阶段，所有特征点能够被分辨，并能用于其三维坐标的计算，解决了由图像传感器像素化导致的特征点无法分辨的问题，提高了测量精度。

主权项

1.一种高精度三维测量方法，包括以下步骤：步骤1：特征点转动采集流程；包括以下步骤：S1、设置转台，将三维样品固定在转台上，使样品能够围绕转台的转动中心，在垂直于转动轴的平面内按照预设的角度多次转动；S2、设置微透镜阵列，使微透镜阵列包括多个单元子透镜，并使微透镜阵列所在的平面垂直于转台的转动轴，微透镜阵列所在的平面平行于转台的转台平面，并朝向样品的待测表面；S3、设置图像传感器，将传感器放置于微透镜阵列相对于转台的另一侧，使传感器传感平面平行于微透镜阵列所在的平面，利用图像传感器获得包含由微透镜阵列形成的待测表面特征点的多个像点的图像，并将图像传感器获得的图像传到信息处理显示部分进行保存，图像传感器传感平面与微透镜阵列平面的距离称为传感距离；S4、将样品绕转台的转动中心沿一个方向进行多次转动，每次的转动角度为θ，转动的总次数为N，每次转动后将图像传感器采集的包含特征点像点的图像传给信息处理显示部分进行保存，将每一次转动后保存的图像称为一组元素图像EI，转动N次后获得N组元素图像；步骤2：特征点坐标计算流程，包括以下步骤：S01、在计算机中设置重聚焦平面，重聚焦平面上设置会聚点阵列，会聚点和微透镜阵列中每一个单元子透镜的中心重合；设置映射平面，该映射平面和重聚焦平面平行，两平面间的距离为所述的传感距离，该映射平面的大小与元素图像的大小相同；S02、在映射平面上放置一组元素图像，取待测表面上的特征点A在元素图像上的多个像点为映射点，每个映射点与重聚焦平面上的会聚点一一对应；连接映射平面上的每个映射点与该映射点对应的会聚点形成该特征点的重聚焦线，该多个重聚焦线相交于重聚焦点；S03、将N组元素图像依次放置在映射面上，重复S02步，能够获得N个重聚焦点；S04、建立样品所在空间即物空间的三维坐标系，以及重聚焦点所在空间的三维坐标系；使物空间的三维坐标与重聚焦点空间的三维坐标对应；S05、计算出每个重聚焦点A'_k，k＝1，2，3···N，在重聚焦点所在空间的三维坐标系中的三维坐标，通过标定得出转动中心在该重聚焦点所在空间内的三维坐标，将重聚焦点A'_k绕着转动中心转动，转动方向与步骤1的S4中的转动方向相反，转动角度为θ_k，θ_k＝k*θ，计算出重聚焦点A'_k转动后的坐标A”_k，特征点A在重聚焦点所在空间的三维坐标为步骤3：进行坐标转换，得到最终测量结果；利用标定的方法得出重聚焦点所在的空间和物空间的三维坐标对应关系，根据重聚焦点所在空间和物空间的三维坐标的对应关系计算出特征点在物空间的三维坐标；计算出最终的特征点的三维坐标。