一種投影儀伽馬校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及Ξ維光學(xué)測量領(lǐng)域，具體為一種投影儀伽馬校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002] Ξ維光學(xué)測量技術(shù)具有非接觸、無損害等測量優(yōu)點(diǎn)，可輕易獲取復(fù)雜物體表面的 Ξ維信息，因此在文物保護(hù)、工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。其中光柵投影測量法 作為一種可靠的Ξ維光學(xué)測量技術(shù)，通過投影儀向被測物體投射正弦光柵條紋，相機(jī)采集 變形條紋圖像，運(yùn)用相移算法W及相位展開技術(shù)，將調(diào)制在變形條紋的物體深度信息調(diào)轉(zhuǎn) 化為相位信息，最后通過系統(tǒng)標(biāo)定得到被測物體的Ξ維信息。
[0003] 在進(jìn)行Ξ維測量時，需要投射正弦光柵條紋，由于現(xiàn)在商用投影儀都具有伽馬非 線性失真的性質(zhì)，使投影儀投射的正弦光柵條紋產(chǎn)生崎變，從而嚴(yán)重影響測量精度。為此， 國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了研究并提出了許多相位校正方法。目前，相位校正方法主要分為相位補(bǔ) 償和伽馬校正兩大類。Zhang(Song Z,化 ing-Tung Y.Generic nonsinusoidal phase error correction for three-dimensional shape measurement using a digital video projector. [J] .Applied Optics,2007,46(1) :36-43.)提出一種查表法，屬于相位 補(bǔ)償法，通過分析相位誤差的分布，建立相位誤差參照表，進(jìn)而補(bǔ)償相位誤差;但此方法容 易受到系統(tǒng)噪聲的影響，使校正后的相位精度仍然不能滿足要求。李中偉（Zhongwei L， Youfu L.Gamma-distorted fringe image modeling and accurate gamma correction for fast phase measuring profilometry.[J].Optics Letters,2011,36(2):154-156.) 提出一種伽馬校正方法，采用預(yù)編碼原理進(jìn)行相位校正，通過建立系統(tǒng)成像模型求得投影 儀伽馬，將投影儀伽馬預(yù)編到正弦光柵條紋，使光柵條紋的預(yù)變形與投影儀產(chǎn)生的崎變相 抵消，從而投射出具有良好正弦性的光柵條紋，可得到精確的相位值。然而，運(yùn)種方法需要 大量圖像(32幅），計算時間長，嚴(yán)重影響測量速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種投影儀伽馬校正方 法，該方法采用預(yù)編碼原理實(shí)現(xiàn)伽馬校正，但只需投射兩幅灰度圖像即可求得投影儀伽馬， 操作簡單，計算時間大大縮短，極大提高了校正速度，而且精度極高。
[0005] 本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種投影儀伽馬校正方法，包括W 下步驟：
[0006] 1)搭建硬件校正系統(tǒng):相機(jī)、投影儀和平面形成Ξ角關(guān)系;投影儀的視場覆蓋整個 平面;平面占相機(jī)的60 %-100 %視場；
[0007] 2)計算機(jī)生成兩幅不同的單一灰度值圖像：同一幅圖像上每個像素的灰度值都相 等，而且兩幅圖像間的像素灰度值不同，將兩幅圖像的灰度值分別用Ii和12表示，所述灰度 值不小于0.3;
[000引3)投影圖像與采集圖像:將計算機(jī)生成的兩幅灰度圖像經(jīng)投影儀投射到表面平整 的平面上；同時相機(jī)采集平面上的圖像并將其傳送到計算機(jī)中進(jìn)行圖像處理;相機(jī)采集的 圖像可W表示為
[0011] 式中：表示相機(jī)采集的第一幅圖像，為相機(jī)采集的第二幅圖像，ae[0，i]為 待測物體表面反射率，丫為投影儀伽馬，Θ表示卷積運(yùn)算，[?ιΓ表示Ii的丫次幕，[Ι2]γ表示 12的丫次幕，g(x，y)表示系統(tǒng)散焦作用的點(diǎn)分布函數(shù)，即
[0012]
[0013] 式中：σ為系統(tǒng)的散焦系數(shù);g(x，y)的傅里葉變換式表示系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù)，即
[0014]
(4)
[0015] 式中F{}為傅里葉變換，fx和fy分別對應(yīng)于變量X和y的頻域變量，即為沿X軸和y軸 的空間頻率；
[0016] 4)頻域變換:將等式(1)、（2)兩邊同時進(jìn)行傅里葉變換
[0020] 5)特征點(diǎn)提取:通過對采集圖像的頻域分析，提取圖像在頻域內(nèi)的特征點(diǎn)，求取投 影儀伽馬
[0021]
(7)
[0022] 6)預(yù)編碼圖像:將求得的投影儀伽馬預(yù)編碼到正弦條紋圖像中，經(jīng)投影儀投射，即 可得到保持良好正弦性的正弦光柵條紋;預(yù)編碼后的正弦條紋圖像表示為
[0023] ^=[a+b cos(2時χ+δ)]ι/丫 (8)
[0024] 式中：a為正弦函數(shù)的基本偏移量，b為正弦函數(shù)的幅值，f為正弦函數(shù)的數(shù)字頻率， X為沿X軸的變化量，δ為相移變化量。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于:本發(fā)明方法操作簡單，根據(jù)系統(tǒng)成像在頻 域內(nèi)的分布特征提取特征點(diǎn)，在保證精度的前提下，可實(shí)現(xiàn)快速伽馬校正，進(jìn)而提高了系統(tǒng) 的整體測量速度。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明投影儀伽馬校正方法的工作原理示意圖；
[0027] 圖2是本發(fā)明投影儀伽馬校正方法的流程圖；
[0028] 圖3是投影儀投射光柵條紋到茶壺表面的圖像；
[0029] 圖4是未采用本投影儀伽馬校正方法得到的茶壺相位分布圖；
[0030] 圖5是采用本投影儀伽馬校正方法得到的茶壺相位分布圖；
[0031] 圖6是校正前后沿圖3所示茶壺截面得到的輪廓曲線對比圖；
[0032] 圖7是校正前后測量平面得到的相位誤差分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施 例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范 圍。
[0034] 本發(fā)明設(shè)計的投影儀伽馬校正方法，基于如下硬件設(shè)計(參見圖1)，硬件包括計算 機(jī)1、DLP投影儀(簡稱投影儀)2、CC時目機(jī)(簡稱相機(jī))4和平面3;所述投影儀巧日相機(jī)4分別通 過導(dǎo)線與計算機(jī)1控制連接;所述計算機(jī)1中包含與投影儀2配套的軟件、與相機(jī)4配套的圖 像采集軟件、圖像處理軟件等。運(yùn)些軟件為公知技術(shù)，可W商購獲得。<