[发明专利]一种减相位误差均值的二值离焦三维测量方法及装置

说明书

本发明涉及光学三维测量领域，特别是一种减相位误差均值的二值离焦三维测量方法及装置。本发明先采用误差扩散算法对正弦条纹图像进行二值编码，得到编码条纹组；再通过计算得到相位误差均值；将所述编码条纹组离焦投影至待测物体处，采集所述待测物体返回的条纹图像，采用所述多步相移法得到测量相位；将所述测量相位减去所述相位误差均值，得到实际相位，并通过相位图重建得到所述待测物体的三维数据。本发明通过从原本的相位结果中减去了相位误差均值，减小了最后相位结果的均方根误差，从而有效的提高了最后的测量精度，有效地提高了本发明检测结果的准确性。

技术领域

本发明涉及光学三维测量领域，特别是一种减相位误差均值的二值离焦三维测量方法及装置。

背景技术

基于条纹结构光的三维测量是一种非接触式的测量方法，它具有很多优点，比如高精度以及高速度等。它广泛应用于自动加工、高速在线检测、航空航天、物理仿形等领域。

通常情况下，商用的数字光学投影仪都有一定非线性问题存在，这会导致最后的三维测量结果有很大的误差，为了解决这个问题，业内提出了很多方法，其中二值离焦技术是一种常用的克服投影仪非线性的方法。这类方法通常是首先对标准正弦条纹图像进行二值编码(也就是用0和1来表示图像的每个像素值)，然后通过离焦投影，投射出接近标准正弦的条纹图像来进行后续的条纹结构光测量。二值离焦技术除了能解决投影仪非线性问题以外，还可以充分利用数字投影仪的特性，提高条纹投射的速度，继而提高三维测量的速度。

但由于二值离焦技术在离焦投影后的条纹与标准正弦条纹之间的相位误差，继而在相位重建后，会导致三维测量结果出现较大的误差。因此，如今需要一种能够降低离焦投影后的条纹与标准正弦条纹之间的相位误差，从而降低三维测量的误差的离焦投影的三维测量方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的离焦投影后的条纹与标准正弦条纹之间的相位误差较大导致三维测量结果误差较大的问题，提供一种减相位误差均值的二值离焦三维测量方法及装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种减相位误差均值的二值离焦三维测量方法，包括以下步骤：

S1：采用误差扩散算法对正弦条纹图像进行二值编码，得到编码条纹组；

S2：对所述编码条纹组进行高斯模糊，采用多步相移法得到预测相位，并将所述预测相位与理想相位作差，并计算所有像素的相位误差的平均值，得到相位误差均值；所述理想相位为对所述正弦条纹图像采用所述多步相移法计算得到的相位；

S3：将所述编码条纹组离焦投影至待测物体处，采集所述待测物体返回的条纹图像，采用所述多步相移法得到测量相位；

S4：将所述测量相位减去所述相位误差均值，得到实际相位，再通过空间相位展开获得展开相位，最后通过展开相位图重建得到所述待测物体的三维数据。本发明通过从原本的相位结果中减去了相位误差均值，减小了最后相位结果的均方根误差，从而有效的提高了最后的测量精度，有效地提高了本发明检测结果的准确性。

作为本发明的优选方案，所述步骤S2与步骤S3能同时执行或交换执行顺序。

作为本发明的优选方案，采用多步相移法计算相位的计算式为：

其中N代表多步相移的步数，(x，y)为像素坐标，I_n(x，y)为(x，y)的像素值，φ(x，y)为(x，y)的相位值。

作为本发明的优选方案，所述相位误差均值的计算式为：