專利名稱：一種應(yīng)用于多頻率三維測(cè)量的全局相位解相方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于多頻率三維測(cè)量的全局相位解相方法，更具體的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種能夠用于高精度三維測(cè)量的從多個(gè)頻率中獲取被測(cè)物體全局相位的解相方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)三維測(cè)量方法已廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)、逆向工程、人體掃描、文物保護(hù)、服裝鞋帽等多個(gè)領(lǐng)域，對(duì)自由曲面的檢測(cè)具有速度快、精度高的優(yōu)勢(shì)。按照成像照明方式的不同，光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)可分為被動(dòng)三維測(cè)量和主動(dòng)三維測(cè)量?jī)纱箢?。在主?dòng)三維測(cè)量技術(shù)中，結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量技術(shù)發(fā)展最為迅速，尤其是相位測(cè)量輪廓術(shù)(Phase Measuring Prof ilometry, PMP),也被稱為相移測(cè)量輪廓術(shù)(Phase Shifting Prof ilometry, PSP),是目前三維測(cè)量產(chǎn)品中常用的測(cè)量方法。相位測(cè)量方法是向被測(cè)物體上投射固定周期的按照三角函數(shù)(正弦或者余弦)規(guī)律變化的光亮度圖像，此光亮度圖像經(jīng)過(guò)大于3步的均勻相移，最好為4-6步均勻相移，向物體投射4-6次光亮度圖像，最終完成一個(gè)周期的相位移動(dòng)。物體上面的每個(gè)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)相移圖像的投射后，在圖像中會(huì)分別獲得幾個(gè)不同的亮度值。 此亮度值經(jīng)過(guò)解相運(yùn)算，會(huì)獲得唯一的相位值。由于目前采集到的圖像的幅面較大，為了提高相位精度，需要向被測(cè)物體投射多個(gè)周期的相位圖，因此，在一副圖像中，相同相位值會(huì)出現(xiàn)多次。為了在圖像中獲得唯一的相位值，格雷碼方法是常用的輔助解相方法。目前出現(xiàn)的三維測(cè)量產(chǎn)品，普遍采用格雷碼加相移的光學(xué)投射方法，如德國(guó)GOM公司的Atos-I 型結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量系統(tǒng)、德國(guó)Steinbichler公司的COMMET系列結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量系統(tǒng)、德國(guó)Breuckmann公司的optoTOP系列結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量系統(tǒng)、北京天遠(yuǎn)三維科技有限公司的 OKIO-II型三維掃描儀、上海數(shù)造科技有限公司的3DSS綜合型三維掃描儀、天津世紀(jì)動(dòng)力光電科學(xué)儀器有限公司的CPOS三維掃描儀等。由于格雷碼的編碼方法主要靠圖像的二值化來(lái)進(jìn)行編碼，因此對(duì)于物體表面顏色變化較多的情況，一般需要噴涂顯影劑才能實(shí)現(xiàn)較好的測(cè)量效果。為了解決無(wú)法噴涂顯影劑的三維測(cè)量難題，本發(fā)明基于多頻率的光學(xué)投射方法，設(shè)計(jì)了一種新的基于多頻率的全局相位解相方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于多頻率的全局相位解相方法，該方法能夠應(yīng)用于高精度三維測(cè)量中，可以彌補(bǔ)格雷碼解相方式存在的缺陷。所述的基于多頻率的全局相位解相方法的硬件系統(tǒng)包括用于投射多種頻率光信號(hào)的光源投射裝置，光源投射裝置的分辨率為L(zhǎng)KXL。；用于精度控制、圖像采集和數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)；用于采集圖像的彩色攝像機(jī)，圖像分辨率為CkXCc，相機(jī)個(gè)數(shù)為1-2個(gè)；用于放置所述的光源和所述的攝像機(jī)的掃描平臺(tái)；本發(fā)明所設(shè)計(jì)的全局相位解相方法，對(duì)于圖像中每一個(gè)點(diǎn)(X，y)的全局相位值的計(jì)算過(guò)程，步驟如下
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步驟I :選取合適的PpP2和P3的值，PpP2和P3的取值均在O-Le之間，并且P1和 P2的合成周期P12以及P2和P3w合成周期P23,以及P12和P23的合成周期P123，經(jīng)過(guò)公式⑴ 的運(yùn)算后，滿足P123彡Le ；
權(quán)利要求
1.本發(fā)明所設(shè)計(jì)的全局相位解相方法，其特征是對(duì)于圖像中每一個(gè)點(diǎn)(X，y)的全局相位值的計(jì)算過(guò)程，工作步驟如下步驟I :選取合適的PpP2和P3的值，PpP2和P3的取值均在O-Le之間，并且P1和P2的合成周期P12以及P2和P3的合成周期P23,以及P12和P23的合成周期P123,經(jīng)過(guò)公式(I)的運(yùn)算后，滿足P123≥Le ；
全文摘要
本發(fā)明屬于三維機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于多頻率三維測(cè)量的全局相位解相方法。該方法通過(guò)投射3種周期分別為P1、P2和P3的正弦或者余弦規(guī)律變化的光信息，每種光信息需要經(jīng)過(guò)4-8步相移，通過(guò)每個(gè)周期的相移圖案，分別解算每個(gè)周期的相位值、兩個(gè)周期的合成相位值以及三個(gè)周期的最終合成相位值。最后通過(guò)合成相位分別計(jì)算每個(gè)周期的全局相位值，進(jìn)而通過(guò)三維重建獲得物體的全貌三維坐標(biāo)。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的全局相位解相方法，優(yōu)于傳統(tǒng)的格雷碼相位解相方法，可以有效的解決三維測(cè)量中被測(cè)物體表面顏色不一致的測(cè)量難題，無(wú)需噴涂顯影劑，更加綠色環(huán)保。
文檔編號(hào)G01B11/25GK102589478SQ20121004800
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者宋麗梅, 張亮, 楊燕罡, 董虓霄, 陳昌曼 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)