[发明专利]基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法及设备

说明书

本发明提供了一种基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法及设备。所述方法包括：步骤1至步骤9。本发明通过对硬件造成的相位误差进行补偿，能够很好的提高测量精度，分区域流程简单，具有计算量小，拟合速度快的特点，并且在保证具有较高精度的分区前提下，可有效提高不同区域下相位误差补偿的精度和效率，对于根据测量精度已分区域的像素簇，通过概率分布函数计算出该区间内最佳的预编码伽马值，计算速度快并且准确性高。

技术领域

本发明实施例涉及相位误差补偿技术领域，尤其涉及一种基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法及设备。

背景技术

结构光条纹投影技术作为一种基于相位的高精度三维测量方法，物体表面相位信息的获取对最终重建精度的影响尤为重要。在实际测量中，条纹投影系统硬件存在一定的误差，导致投影光源亮度的非均匀性，使得投影正弦条纹图案时出现非正弦性的问题，导致相位解算过程中出现相位误差，绝对相位条纹图出现“水波纹”的现象。因此，对投影条纹的相位误差补偿是三维测量中的关键步骤。在条纹投影非正弦性相位误差补偿方法中，一般采用全局的伽马值预编码方法，但投影光源亮度的非均匀性会导致投影靶面区域的伽马值分布不均，出现过补偿或者欠补偿的现象。因此，开发一种基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法及设备。

第一方面，本发明的实施例提供了一种基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法，包括：步骤1：调整相机和投影仪至预定位置并固定，使投影仪光轴尽量处在视场中心位置，搭建平台由CCD相机、DLP投影仪、服务器和被检测零件构成；步骤2：由计算机生成一幅灰度图和24幅正弦条纹图，通过投影仪投射至均质白板表面，并由CCD相机采集灰度图和正弦条纹图案；步骤3：对采集的图像序列进行处理，对投影靶面范围内各像素点的相位主值误差进行标定，计算出一个周期内的相位误差；步骤4：根据相机采集的灰度图和条纹图，对投影靶面内靠近靶心的某一行每隔50个像素点取一点，对所述一点的伽马值和灰度值进行求取结果；步骤5：根据像素点伽马值与相位误差之间关系以及伽马值与采集灰度值之间的关系建立区域分割算法，完成投影靶面的区域分割；步骤6：根据概率分布函数建立分区域校正模型进行不同区域的预编码伽马值的计算；步骤7：在计算出各分区域的伽马值之后，需要在投影仪投影前对系统的伽马值进行一个预校正，进行相机投影仪的坐标匹配，将相机像平面坐标系下的分区像素簇映射至投影仪像素坐标系上；步骤8：将不同区域的预编码伽马值生成最终的投影条纹图；采用无任何补偿以及不同的补偿方法对标准白板投射条纹图，并通过相机进行采集；步骤9：对图像的绝对相位的进行测量。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法，所述正弦条纹图案，包括：

其中,a(x,y)为背景光强，b(x,y)为调制光强，为包裹相位，δ_n＝2πn/N为N步相移法的相移量，n取值从0到N-1,I_n(x,y)为正弦条纹图案。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法，所述计算出一个周期内的相位误差，包括：

其中，为相位误差，为测量相位，为理想相位。

在上述方法实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法，所述对所述一点的伽马值和灰度值进行求取结果，包括：

I_n^c(x,y)＝r(x,y)I^γ_n(x,y)+I₀