[发明专利]基于数字投影三维测量系统的非线性相位误差的校正方法

说明书

一种基于数字投影三维测量系统的非线性相位误差的校正方法，包括如下步骤：设定条纹空间周期为M，设定实际条纹相移步数为N，设定相位误差条纹图的相移步数为N′，设定t为系数，计算机根据条纹像素周期为M＝t×N×N′生成N×N′步相移条纹图，采用三维测量系统将条纹图投影到白板上，并采集实际的相移条纹图；对采集的相移条纹图进行抽取,得到N′组N步相移条纹图，分别计算实际相位和对应的N×N′步理想相位并得到相位误差，得到N′张相位误差图；采用最小二乘算法计算相移条纹图的振幅，根据振幅与伽马校正因子的关系求取每个像素的伽马校正因子的数值，根据伽马校正因子对计算机产生的原始条纹图进行校正，并采用三维测量系统投影校正后的相移条纹图进行三维重建。

【技术领域】

本发明涉及投影测量技术领域，尤其涉及一种基于数字投影三维测量系统的非线性相位误差的校正方法。

【背景技术】

目前针对于投影测量系统的伽马校正因子校正的方法层出不穷，可大体分为被动式相位校正方法和主动式相位校正方法两类。被动式相位校正方法主要包括统计模型、查找表模型和迭代模型，是利用实际采集的扭曲条纹图像计算压包相位，并对压包相位进行相位补偿的方法，但是被动式相位校正方法易受环境影响，导致测试结果不精确。为了克服上述缺陷，通常采用三步相移法利用校正后的伽马校正因子构建相位误差模型，通过估算相位误差的最大幅值求解出最优伽马校正因子的数值，随后用于投影条纹的校正，从而弱化系统的非线性响应，进而修正投影条纹图像。该主动式相位校正方法虽然能够较为方便地计算出投影测量系统的伽马校正因子，但是校正后的相位误差仍然较高，数据不够精确，仍不能满足实际的测量需求。

鉴于此，实有必要提供一种新型的基于数字投影三维测量系统的非线性相位误差的校正方法以克服上述缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种基于数字投影三维测量系统的非线性相位误差的校正方法，校正前后的相位误差小，且测试数据精确。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于数字投影三维测量系统的非线性相位误差校正方法，包括如下步骤：

S1：设定条纹空间周期为M，设定实际条纹相移步数为N，设定相位误差条纹图的相移步数为N′，设定t为系数，计算机根据条纹像素周期为M＝t×N×N′生成条纹空间周期为M的N×N′步相移条纹图{I_m},采用三维测量系统将条纹图 {I_m}投影到白板上，并采集实际的相移条纹图

S2：对采集的相移条纹图进行抽取,得到N′组N步相移条纹图其中，采用最小二乘法分别计算N′组N步相移条纹图的实际相位和对应的条纹空间周期为M的理想相位用实际相位减去对应的相移步数下的理想相位得到对应的相位误差得到N′张相位误差图其中相位误差呈正弦条纹分布；

S3：采用最小二乘算法计算相移条纹图的振幅A_Δφ，根据振幅A_Δφ与伽马校正因子γ的关系求取每个像素的伽马校正因子γ的数值，根据伽马校正因子γ的1/γ对计算机产生的原始条纹图进行校正，并采用三维测量系统投影校正后的相移条纹图进行三维重建。

在一个优选实施方式中，所述的计算机根据条纹像素周期为M＝t×N×N′生成条纹空间周期为M的N×N′步相移条纹图{I_m}，其中，N≥3，系数t为正整数，N′≥3，n的取值范围为1～N，k的取值范围为1～N′。

在一个优选实施方式中，S2中所述的对采集的相移条纹图进行抽取是以采集的相移条纹图中的第k张相移条纹图为起始，每间隔t·N′张相移条纹图抽取一幅条纹图，一共抽取N张条纹图，构成第k组的N步相移条纹图集得到N′组N步相移条纹图。

在一个优选实施方式中，S2中所述的实际相位根据构成的N步相移条纹图通过下式

计算获得,δ_n为相位偏移量，且δ_n＝2π(n-1)/N。