[发明专利]基于条纹标定的三维形貌测量方法

权利要求书

1.一种三维形貌测量的条纹标定方法，其特征在于，通过将两台相机分别设置于投影仪的同水平面两侧，将被测物体设置于两台相机的景深范围，通过投影仪将编码条纹图像投影至被测物体的设有标定板的表面，同时由两台相机采集经被测物体调制后的条纹图像，得到条纹图像的展开相位图；再通过坐标映射得到两台相机之间的初步外部参数以及两台相机各自的初步内部参数，利用相位匹配点加强对极几何约束并基于相位匹配点误差进行加权的方法对初步外部参数和初步内部参数进行优化，最后利用双目视觉原理计算得到被测物体的表面形态；

所述的投影仪与两台相机的视场均能够全部覆盖所述的被测物体的待测表面；

所述的编码条纹图像是指：正弦水平条纹图像和正弦垂直条纹图像，编码产生十字线图像，其中：水平条纹图像和垂直条纹图像的数量为M，M≥3；每幅条纹图像存在步长为2π/M的相移增量；

所述的标定板的尺寸小于待测物体的表面。

2.根据权利要求1所述的三维形貌测量的条纹标定方法，其特征是，所述的水平条纹图像与垂直条纹图像的数量相同，通过分别投影相同数量的水平条纹图像与垂直条纹图像，能够有效地减少图像噪声的影响，从而获得较佳的测量精度；

所述的水平条纹图像与垂直条纹图像的初始相位相同。

3.根据权利要求1或2所述的三维形貌测量的条纹标定方法，其特征是，所述的条纹图像中的条纹均为绿色。

4.根据权利要求1或2所述的三维形貌测量的条纹标定方法，其特征是，所述的条纹图像的条纹频率为8像素。

5.根据权利要求1所述的三维形貌测量的条纹标定方法，其特征是，所述的采集图像，具体步骤包括：1)将一台相机的光圈调到最大；2)降低该相机的曝光时间；3)调整该相机焦距以获得清晰的图像；4)将该相机的光圈调至中间大小；5)调节该相机的曝光时间，使得该相机拍摄的图像中的所有像素亮度均低于255；6)重复步骤1)到5)并调节另一台相机能够成像清晰且亮度合适，从而能够获得较大范围的景深，从而提高测量的精度和稳定性。

6.根据权利要求1所述的三维形貌测量的条纹标定方法，其特征是，所述的优化是指：利用加权最小二乘法对相位匹配点对极几何误差进行加权，同时考虑到重投影关系，得到目标函数优化两台相机之间的点对关系，以得到更准确的外部参数，即等式右侧第一项代表两台相机的对极几何约束，第二项代表现有张氏双目标定方法中采用的双相机重投影关系，其中：ε_i为第i组相位匹配点的对极几何误差，w_i为每点权重为归一化权重均值，T为3维的平移向量，K为相机内部参数。