[发明专利]一种相位测量轮廓术中投影光栅的快速自校正方法

权利要求书

1.一种相位测量轮廓术中投影光栅的快速自校正方法，其特征在于：所述校正方法在投影仪光栅输出之前，包括：

步骤一，就投影平面，使用光栅公式计算边界峰值点作为第一标定点；就参考平面，畸变光栅计算光栅上下边界线和光栅条纹峰值线，通过相交线提取计算边界峰值点作为第二标定点；

相交线提取计算边界峰值点包括提取光栅条纹峰值线与光栅上下边界线的交点作为畸变光栅的边界峰值点；

步骤二，根据第一标定点和第二标定点计算出投影平面与参考平面的变换矩阵H；

步骤三，将参考平面的有效区域设定为标准正弦光栅，结合步骤二的变换矩阵H，逆求解出投影光栅图像，完成校正；

所述光栅公式为

其中，A为背景光强值，B为调制强度，f₀为载波频率，为被测物体高度调制相位，N为总的相移次数，i表示第i次相移，i∈[1,N]；

投影平面的边界峰值点计算包括使用公式完成计算；

其中，u_i为上边界第i个边界峰值点，d_i为下边界第i个边界峰值点，x_peak为第一根条纹峰值线对应的横坐标值，λ₀为光栅变化一周期沿x轴对应的长度，x_peak+(i-1)*λ₀表示第i根条纹峰值线对应的横坐标。

2.根据权利要求1所述的相位测量轮廓术中投影光栅的快速自校正方法，其特征在于：

提取光栅条纹中心线使用改进的Steger算法；

光栅上下边界线的交点提取利用逐列灰度突变性提取，然后通过线性拟合各条光栅条纹峰值线和上下边界线得到交点；

改进的Steger算法包括：

对光栅图像进行预处理，将预处理后的正弦光栅条纹与高斯函数卷积进行平滑滤波，平滑滤波采用高斯滤波方法；

进行光心的提取，只保留光栅条纹正半轴部分，将负半轴置零；光心提取包括计算线条一阶导数过零点处与二阶导数极小值确定线条中心位置。

3.根据权利要求2所述的相位测量轮廓术中投影光栅的快速自校正方法，其特征在于：高斯滤波包括设置高斯方差其中w＝1/f为亮条宽度；在图像中的某一像素(x₀,y₀)进行二阶泰勒展开:

计算x、y的一阶偏导和二阶偏导g_x、g_y、g_xx、g_yy、g_xy；

代入Hessian矩阵：

定义条纹对应的法线方向为Hessian矩阵最大特征值(n_x,n_y)；

以点(x₀,y₀)为基准点，计算光条中心的亚像素坐标为：

(p_x,p_y)＝(x₀+tn_x,y₀+tn_y)；

定义若(tn_x,tn_y)∈[-0.5,0.5]×[-0.5,0.5]，即一阶导数过零点处在当前像素内，且(n_x,n_y)法线方向的二阶导数大于指定的阈值，则点(x₀,y₀)为光条的中心点，(p_x,p_y)则为中心点的亚像素坐标。