[发明专利]一种基于求导的叠加相移光栅的分离方法

权利要求书

1.一种基于求导的叠加相移光栅的分离方法，所述分离方法所涉及的双投影结构光视觉三维测量系统包括第一投影仪(1)、第二投影仪(2)和相机(3)；其特征在于，所述分离方法包括以下步骤：

步骤1，基于四步相移法求解主相位，对所述第一投影仪(1)所需投影的相移光栅和所述第二投影仪(2)所需投影的相移光栅进行设计，其中，所述第一投影仪(1)所投影的相移光栅的条纹方向和所述第二投影仪(2)所投影的相移光栅相互垂直；

步骤2，基于所设计的相移光栅，所述第一投影仪(1)和所述第二投影仪(2)依照任意投影时序依次同时对被测物体(4)进行投影，在被测物体(4)上依次形成四幅叠加相移光栅，并通过所述相机(3)对全部叠加相移光栅进行采集；

步骤3，基于求导的叠加相移光栅分离方法对四幅叠加相移光栅进行处理和分离，并求解得到叠加相移光栅分离后所述第一投影仪(1)投影相移光栅的主相位和所述第二投影仪(2)投影相移光栅的主相位，其中，所述的基于求导的叠加相移光栅分离方法包括：首先，若叠加相移光栅的方向为非水平方向和垂直方向，则，调整叠加相移光栅至叠加相移光栅的方向为水平方向和垂直方向；其次，对四幅叠加相移光栅先求行偏导再求列偏导得到四幅水平投影光栅和四幅垂直投影光栅，或，对四幅叠加相移光栅先求列偏导再求行偏导得到四幅垂直投影光栅和四幅水平投影光栅；最后，再采用反余切函数对叠加相移光栅进行分离。

2.根据权利要求1所述的一种基于求导的叠加相移光栅的分离方法，其特征在于，步骤1中，所述的对所述第一投影仪(1)所需投影的相移光栅进行设计包括：令所述第一投影仪(1)需要投影的四幅原始相移光栅分别为L₁(m,n)、L₂(m,n)、L₃(m,n)和L₄(m,n)，L₁(m,n)、L₂(m,n)、L₃(m,n)、L₄(m,n)为四个相位依次相差的正弦光栅；

所述的对所述第二投影仪(2)所需投影的相移光栅进行设计包括：令所述第二投影仪(2)需要投影的四幅原始相移光栅分别为R₁(m,n)、R₂(m,n)、R₃(m,n)和R₄(m,n)，R₁(m,n)、R₂(m,n)、R₃(m,n)、R₄(m,n)为四个相位依次相差的正弦光栅；

其中，m为像素的横坐标，n为像素的纵坐标。

3.根据权利要求1所述的一种基于求导的叠加相移光栅的分离方法，其特征在于，步骤3中，所述的对四幅叠加相移光栅求行偏导，包括：

叠加相移光栅行偏导公式推导如下所示：

式中，H₁(m,n)、H₂(m,n)、H₃(m,n)和H₄(m,n)分别为四幅叠加相移光栅，K为偏导系数，θ(m,n)为待求相位场，m为像素的横坐标，n为像素的纵坐标；

所述的对四幅叠加相移光栅求列偏导，包括：

叠加相移光栅列偏导公式推导如下所示：

4.根据权利要求1所述的一种基于求导的叠加相移光栅的分离方法，其特征在于，步骤3中，所述的叠加相移光栅分离后的所述第一投影仪(1)投影相移光栅的主相位和所述第二投影仪(2)投影相移光栅的主相位为：

式中，H₁(m,n)、H₂(m,n)、H₃(m,n)和H₄(m,n)分别为四幅叠加相移光栅，m为像素的横坐标，n为像素的纵坐标；φ₁(m,n)为叠加相移光栅分离后所述第一投影仪(1)投影相移光栅的相位主值，φ₂(m,n)为叠加相移光栅分离后所述第二投影仪(2)投影相移光栅的相位主值。