[发明专利]一种基于多频和二进制条纹的相位解包裹方法

说明书

本发明公开了一种基于多频和二进制条纹的相位解包裹方法，由相移法基本原理、多频法原理和相位解包裹原理三大关键部分组成。本发明的优点是：(1)提出一种新的相位解包裹方法，对复杂表面物体的测量效果较好。(2)利用二进制编解码算法计算条纹级次，使得条纹级次的判定不易出错。(3)使用高频条纹，测量精度较高。本发明的优点在于：计算简单，控制灵活，操作简便，对复杂物体和孤立物体的测量具有较高的鲁棒性，在精密测量中具有潜在的应用前景和实用价值。

技术领域

本发明涉及一种光学三维测量方法，属于光电检测技术领域，具体涉及一种基于多频和二进制条纹的相位解包裹方法。

技术背景

随着现代工业与信息技术的快速发展，对物体的三维测量的速度和精度要求越来越高。在众多获取物体的三维信息的方法中，光学的三维测量技术广泛涉及光学成像、计算机技术、光电子信息、图像处理等各类学科，并具有集其它测量方法的优势于一体的特点，逐渐成为三维形貌测量领域的趋势。光学三维测量技术实际上是用二维投影图像重建三维物体的面形，即从二维投影图像中获取信息，进而通过对数字信息的处理得出物体三维空间内的几何尺寸。其中基于光栅条纹投影的三维测量方法是光学三维测量方法中热门的测量方法之一，对于获取三维表面信息具有不可替代的优越性，近年来在实用性和商业性的应用中取得显著的进展。本发明提出一种新的相位解包裹方法，具有较高的测量精度和鲁棒性，在精密测量中具有潜在的应用前景和实用价值。

基于条纹投影的光学三维测量系统如图1所示，包括DLP投影仪1、CCD相机2、工作站3、测量支架4、参考平面5和待测物体6。DLP投影仪1和CCD相机2放在测量支架4上；DLP投影仪1、CCD2分别通过数据线连接工作站3；待测物体6放在参考平面5上；工作站3内包含图像采集卡、投影软件、测量软件。DLP投影仪1将带有特征信息的条纹聚焦投射到被测物体6表面，由CCD2采集条纹信息，经过工作站3处理后提取出特征信息，并按照特定算法进行三维重建。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于提供一种基于多频和二进制条纹的相位解包裹方法。

本发明采用如下技术方案：利用计算机生成周期按指数增长(底数为2，指数为n，n＝1,2,3，…)变化的四步相移图，将各周期的四步相移图分别投影到被测物体表面；然后，利用四步相移算法求得各个周期的包裹相位。将每种周期的包裹相位按阈值0进行二值化，生成各周期下的二进制条纹。利用二进制编解码算法计算出条纹级次K，然后利用K将最高周期下的包裹相位展开，最终求得物体的连续相位。

进一步的，所述周期的频率的选择必须满足T＝2^n-1(n＝1,2,...,)。

本发明的优点：(1)提出一种新的相位解包裹方法，对复杂表面物体的测量效果较好。(2)利用二进制编解码算法计算条纹级次，使得条纹级次的判定不易出错。(3)使用高频条纹，测量精度较高。(4)本方法计算简单，控制灵活，操作简便，对复杂物体和孤立物体的测量具有较高的鲁棒性。

附图说明

图1为本发明的三维测量系统示意图。

图2为本发明的三维测量流程示意图。

图3为本发明实例中生成的四副四步相移条纹图。

图4为本发明实例中条纹级次与包裹相位图。

图5为本发明实例中连续相位与包裹相位图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实例作进一步详细描述，但本实例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

结合图2流程图，本发明所述的一种基于多频和二进制条纹的相位解包裹方法，步骤如下：

(1)正弦相移条纹图的生成