基于雙頻三灰階正弦光柵條紋投影的時(shí)間相位去包裹方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種基于雙頻三灰階正弦光柵條紋投影的時(shí)間相位去包裹方法。本發(fā)明方法利用計(jì)算機(jī)生成兩組共五幅雙頻率的理想正弦光柵條紋，然后采用三灰階空間脈寬調(diào)制技術(shù)生成與理想正弦條紋對(duì)應(yīng)的三灰階正弦光柵條紋，在投影儀保持散焦的狀態(tài)下將五幅三灰階正弦光柵條紋投影到待測(cè)物體表面，求解出五幅雙頻條紋所包含的兩組被包裹相位圖，利用這些包裹相位與雙頻條紋波長(zhǎng)之間的關(guān)系，解出被包裹相位對(duì)應(yīng)的條紋級(jí)數(shù)，實(shí)現(xiàn)包裹相位的去包裹。本發(fā)明方法提高了測(cè)量精度和測(cè)量速度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于雙頻三灰階正弦光柵條紋投影的時(shí)間相位去包裹方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于雙頻三灰階正弦光柵條紋投影的時(shí)間相位去包裹方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了實(shí)現(xiàn)高速高精度的三維測(cè)量，首先要保證高質(zhì)量的正弦條紋投影。在目前傳統(tǒng)的方法中，大部分仍采用直接投影正弦光柵的辦法，這種直接投射的正弦條紋容易受到投影儀非線(xiàn)性效應(yīng)的影響，而變成非正弦的光柵條紋，會(huì)大大影響最終測(cè)量的精度。為了降低投影儀非線(xiàn)性的影響，張松等人在《Generic nonsinusoidal phase error correctionfor three-dimensional shape measurement using a digital video projector))一文中提出了一種克服非線(xiàn)性效應(yīng)的測(cè)量誤差補(bǔ)償方法，該方法盡管能減小非線(xiàn)性的影響，但不能做到完全排除。因?yàn)?，投影儀的非線(xiàn)性是不斷變化的，并非一成不變，非線(xiàn)性可能在測(cè)量一開(kāi)始得到了很好的矯正，但隨著時(shí)間的推移，由于其不斷變化，矯正的效果會(huì)越來(lái)越不理想。
[0003]其次，為了實(shí)現(xiàn)高速測(cè)量，要盡量減少投影的光柵圖像，越少的光柵圖像就越有利于在更短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)物體的三維形貌。然而目前常用的方法中，通常最少需要用到6幅光柵條紋來(lái)求解出無(wú)包裹的絕對(duì)相位，實(shí)現(xiàn)一幅三維圖像的重建，較耗費(fèi)時(shí)間，測(cè)量速度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種基于雙頻三灰階正弦光柵條紋投影的時(shí)間相位去包裹方法，以提高測(cè)量精度和測(cè)量速度。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于雙頻三灰階正弦光柵條紋投影的時(shí)間相位去包裹方法，包括以下步驟:
[0006]步驟一、利用計(jì)算機(jī)生成五幅理想正弦條紋，其中三幅理想正弦條紋的波長(zhǎng)為
λ 1、相位差2π/3，另外兩幅理想正弦條紋的波長(zhǎng)為λ 2、相位差π/2;
[0007]步驟二、使用光柵編碼方法將步驟一生成的五幅理想正弦條紋轉(zhuǎn)換成五幅三灰階正弦光柵條紋，使用投影儀在散焦的狀態(tài)下將五幅三灰階正弦光柵條紋投影到待測(cè)物體表面，獲得包含待測(cè)物體表面信息的五幅理想正弦光柵條紋測(cè)量圖；
[0008]步驟三、用攝像機(jī)采集五幅理想正弦光柵條紋測(cè)量圖，獲得每幅理想正弦光柵條紋的光強(qiáng)，使用公式(1)所示的相位求解公式求解出三幅波長(zhǎng)為λi的理想正弦光柵條紋中所包含的被包裹相位A1，使用公式(2)所示的相位求解公式求解出兩幅波長(zhǎng)為λ2的理想正弦光柵條紋中所包含的被包裹相位Φ2，
[0009]
【權(quán)利要求】
1.基于雙頻三灰階正弦光柵條紋投影的時(shí)間相位去包裹方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、利用計(jì)算機(jī)生成五幅理想正弦條紋，其中三幅理想正弦條紋的波長(zhǎng)為λ 1、相位差￥，另外兩幅理想正弦條紋的波長(zhǎng)為λ2、相位差I(lǐng); 步驟二、使用光柵編碼方法將步驟一生成的五幅理想正弦條紋轉(zhuǎn)換成五幅三灰階正弦光柵條紋，使用投影儀在散焦的狀態(tài)下將五幅三灰階正弦光柵條紋投影到待測(cè)物體表面，獲得包含待測(cè)物體表面信息的五幅理想正弦光柵條紋測(cè)量圖； 步驟三、用攝像機(jī)采集五幅理想正弦光柵條紋測(cè)量圖，獲得每幅理想正弦光柵條紋的光強(qiáng)，使用公式(I)所示的相位求解公式求解出三幅波長(zhǎng)為X1的理想正弦光柵條紋中所包含的被包裹相位，使用公式(2)所示的相位求解公式求解出兩幅波長(zhǎng)為λ 2的理想正弦光柵條紋中所包含的被包裹相位Φ2，

2.如權(quán)利要求1所述的基于雙頻三灰階正弦光柵條紋投影的時(shí)間相位去包裹方法，其特征在于，步驟一中， 所述三幅波長(zhǎng)為λ !的理想正弦條紋的光強(qiáng)分布依次滿(mǎn)足公式(5)、(6)和(7):
3.如權(quán)利要求1所述的基于雙頻三灰階正弦光柵條紋投影的時(shí)間相位去包裹方法，其特征在于，所述步驟二中，先投影波長(zhǎng)為A1的三幅三灰階正弦光柵條紋，后投影波長(zhǎng)為λ2的兩幅三灰階正弦 光柵條紋。
【文檔編號(hào)】G01B11/25GK103759673SQ201410027275
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】陳錢(qián), 馮世杰, 顧國(guó)華, 左超, 孫佳嵩, 喻士領(lǐng), 申國(guó)辰, 李如斌 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)