[发明专利]一种基于路径的高度映射的校准补偿方法

说明书

正弦条纹相移法投影的3D测量系统存在光照不均匀、光源老化、镜头畸变以及装配等系统误差，其次受检测物体表面材质影响产生的过曝，过暗引起的检测误差，采用基于路径的相位解包裹及高度映射方法，上述误差会在还原路径上传导累积，导致高度检测结果存在误差，进而同一对象在FOV不同位置的一致性差。本发明提出基于路径的相位解包裹及高度映射的校准补偿方法。首先通过在FOV中建立若干个宫格区域进行投影拍照及相位解包裹，以解包裹后相位的变化方向建立标定补偿线，然后以采样点到轴线的距离为输入，标准高度和实际高度的比值作为输出建立拟合模型，拟合采用分段的线性/非线性拟合，迭代得到最佳的标定参数。本发明有效的抑制累积误差，显著提高FOV不同位置高度检测结果的一致性。

技术领域

本发明涉及3D检测技术领域，尤其涉及一种正弦条纹相移法投影3D测量技术中基于路径的高度映射的校准补偿方法。

背景技术

工业在线3D检测，存在光照不均匀、光源老化、镜头畸变以及装配等系统误差，且受检测物体表面材质影响产生的过曝或者过暗引起的检测误差，应用中如采用基于路径的相位解包裹及高度映射方法会在还原路径上传导累积，导致高度检测结果存在误差，进而使同一对象在FOV不同位置的一致性差。本发明专利旨在解决FOV不同位置检测结果不一致问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中因为系统误差导致检测设备重复测试精度下降的问题，提供一种能够有效提高3D检测设备高度一致性的校准补偿方法。

本发明是通过下述技术方案解决上述技术问题的：一种基于路径的高度映射的校准补偿方法，该方法采用检测设备中机构，包括运动控制平台，相机，投影单元(包括PZT推动光栅模拟量投影单元或者如DMD数字投影单元)以及标定块，该方法包括：S₁、按照设定的宫格参数为标定块上的标定点分配FOV，分配标定点到FOV不同宫格的位置。 S₂、投影单元生成正弦条纹，运动控制模块控制相机移动到指定FOV位置并取像。S₃、解相位，求出标定点在FOV_i,j中的高度H_i,j，其中c，r为FOV设定的宫格的列数和行数，必须为奇数，i=0,1,…,c，j=0,1,…,r。S₄、根据投影单元中正弦条纹光角度Ø和图像的中心点(W/2,H/2)建立标定补偿线L，L的计算公式为：y=x*tanØ +H/2-(W/2-tanØ)，其中W为图像的宽，H为图像的高。S₅、在每个FOV_i,j中，求出图像中标定点的位置(u_i,v_i)、标定点到标定补偿线L的距离d_i,j以及测试高度H_i,j与点实际标准高度H_stard的比值k_i,j。S₆、以d_i,j为输入，k_i,j为输出，建立拟合模型，应用模型展开到整个FOV，更新点在不同FOV中的高度H_i,j^’。S₇、循环执行步骤S₆，直到H_i,j^’和实际高度H_stard的差值小于预设的阈值精度。