基于雙頻三灰階正弦光柵條紋投影的時間相位去包裹方法
【專利摘要】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間相位去包裹方法。本發(fā)明方法利用計算機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應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之間的關(guān)系，解出被包裹相位對應的條紋級數(shù)，實現(xiàn)包裹相位的去包裹。本發(fā)明方法提高了測量精度和測量速度。
【專利說明】基于雙頻三灰階正弦光柵條紋投影的時間相位去包裹方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學測量【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間相位去包裹方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了實現(xiàn)高速高精度的三維測量，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性效應的影響，而變成非正弦的光柵條紋，會大大影響最終測量的精度。為了降低投影儀非線性的影響，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性效應的測量誤差補償方法，該方法盡管能減小非線性的影響，但不能做到完全排除。因為，投影儀的非線性是不斷變化的，并非一成不變，非線性可能在測量一開始得到了很好的矯正，但隨著時間的推移，由于其不斷變化，矯正的效果會越來越不理想。
[0003]其次，為了實現(xiàn)高速測量，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間內(nèi)恢復物體的三維形貌。然而目前常用的方法中，通常最少需要用到6幅光柵條紋來求解出無包裹的絕對相位，實現(xiàn)一幅三維圖像的重建，較耗費時間，測量速度較低。

【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間相位去包裹方法，以提高測量精度和測量速度。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，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間相位去包裹方法，包括以下步驟:
[0006]步驟一、利用計算機生成五幅理想正弦條紋，其中三幅理想正弦條紋的波長為
λ 1、相位差2π/3，另外兩幅理想正弦條紋的波長為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物體表面，獲得包含待測物體表面信息的五幅理想正弦光柵條紋測量圖；
[0008]步驟三、用攝像機采集五幅理想正弦光柵條紋測量圖，獲得每幅理想正弦光柵條紋的光強，使用公式(1)所示的相位求解公式求解出三幅波長為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、利用計算機生成五幅理想正弦條紋，其中三幅理想正弦條紋的波長為λ 1、相位差￥，另外兩幅理想正弦條紋的波長為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物體表面，獲得包含待測物體表面信息的五幅理想正弦光柵條紋測量圖； 步驟三、用攝像機采集五幅理想正弦光柵條紋測量圖，獲得每幅理想正弦光柵條紋的光強，使用公式(I)所示的相位求解公式求解出三幅波長為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間相位去包裹方法，其特征在于，步驟一中， 所述三幅波長為λ !的理想正弦條紋的光強分布依次滿足公式(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間相位去包裹方法，其特征在于，所述步驟二中，先投影波長為A1的三幅三灰階正弦光柵條紋，后投影波長為λ2的兩幅三灰階正弦 光柵條紋。
【文檔編號】G01B11/25GK103759673SQ201410027275
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】陳錢, 馮世杰, 顧國華, 左超, 孫佳嵩, 喻士領(lǐng), 申國辰, 李如斌 申請人:南京理工大學