[发明专利]一种条纹投影三维测量非线性误差校正方法

权利要求书

1.一种条纹投影三维测量非线性误差校正方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：搭建一个条纹投影三维测量系统，包括投影仪和摄像机，所述投影仪和摄像机同步触发开启工作，投影仪、摄像机和被测物体三者构成三角测量关系；

步骤S2：投影仪依次投射N幅彩色条纹图案至被测物体表面，其中彩色条纹图案的红色通道编码余弦条纹蓝色通道编码正弦条纹绿色通道不编码任何信息，直接置零；

步骤S3：摄像机采集被测物体调制后的彩色条纹图像；假设理想情况下，彩色条纹表示为I_n(x,y)；非线性无颜色串扰影响下，彩色条纹表示为I′_n(x,y)；非线性有颜色串扰影响下，彩色条纹表示为I″_n(x,y)；

步骤S4：通过设置合适的加权系数α，计算非线性有颜色串扰影响下红色通道条纹I″_n,r(x,y)和蓝色通道条纹I″_n,b(x,y)的加权条纹I″_n,a(x,y)；

步骤S5：采用N步相移算法计算加权条纹I″_n,a(x,y)的实际相位分布φ″_a(x,y)；因为加权条纹I″_n,a(x,y)的第2次谐波振幅为零，使得其实际相位分布φ″_a(x,y)的非线性误差Δφ″_a(x,y)大幅降低。

2.根据权利要求1所述的一种条纹投影三维测量非线性误差校正方法，其特征在于：所述步骤S2中N幅彩色条纹图案其红色通道编码的余弦条纹蓝色通道编码的正弦条纹分别表示为：

式中：n＝0,1,2,...,N-1；(x^p,y^p)表示投影仪的像素坐标；T表示条纹周期；δ_n＝2πn/N表示相移量。

3.根据权利要求1所述的一种条纹投影三维测量非线性误差校正方法，其特征在于：所述步骤S3中理想情况下彩色条纹I_n(x,y)，其红色通道条纹I_n,r(x,y)和蓝色通道条纹I_n,b(x,y)分别表示为：

I_n,r＝A+B cos(φ+δ_n)；

I_n,b＝A+B sin(φ+δ_n)；

式中：(x,y)表示摄像机的像素坐标；A(x,y)、B(x,y)和φ(x,y)分别表示平均强度、调制强度和理想相位分布。

4.根据权利要求3所述的一种条纹投影三维测量非线性误差校正方法，其特征在于：所述步骤S3中非线性无颜色串扰影响下彩色条纹I′_n(x,y)，其红色通道条纹I′_n,r(x,y)和蓝色通道条纹I′_n,b(x,y)分别表示为：

I′_n,r＝[A+B cos(φ+δ_n)]^γ；

I′_n,b＝[A+B sin(φ+δ_n)]^γ；

式中：γ表示非线性Gamma值；

进一步地，红色通道条纹I′_n,r(x,y)和蓝色通道条纹I′_n,b(x,y)的傅里叶展开式分别表示为：

式中：a₀表示彩色条纹I′_n(x,y)的直流分量；a_m分别表示红色通道条纹I′_n,r(x,y)或蓝色通道条纹I′_n,b(x,y)的第m次谐波振幅。