[发明专利]一种三维轮廓的光学混合检测方法

摘要

本发明公开了一种三维轮廓的光学混合检测方法，步骤1，通过MEMS激光投影仪实现激光光刀和光栅投影；步骤2，匹配求视差，与双目立体视觉结合进行重建。该测量方法采用MEMS投影技术实现同一个测量系统完成光刀和光栅混合测量，可以快速实现不同表面特性物体三维轮廓测量。采用同一个测量系统不增加任何硬件设备情况下实现光刀光栅两种测量方法；采用的投影装置可以快速投影多光刀，提高了测量精度与速度。

主权项

1.一种三维轮廓的光学混合检测方法，其特征在于，按照如下步骤：步骤1，通过摄像机自适应识别物体表面反射率特性选择测量模式，模式一是光刀测量模式；模式二是光栅测量模式；模式三是光刀、光栅测量模式；利用MEMS激光投影装置编程投影沿摄像机基线扫描的激光光刀，投影装置发出同步信号触发摄像机拍摄物体表面反射的序列光刀图像，传输到计算机处理，再利用同样的投影装置投影可编程激光正弦光栅到物体表面，以2π/n为步长进行n次相移，同步摄像机拍摄n幅物体表面反射的光栅图，传输到计算机处理；步骤2，在模式一中对计算机拍摄的摄像机光刀图片和投影装置投影的光栅图片进行极线校正并提取出每条光刀中心像素坐标进行逐行匹配求视差图，通过视差图与双目立体视觉标定结果对物体进行三维重建；在模式二中将采集的光栅图片进行极限校求出图片中每点相位并进行相位去包裹利用相位相同进行逐行匹配求视差，通过视差图与双目立体视觉标定结果对物体进行三维重建；在模式三中则需要同时计算模式一和模式二中两种视差图，分别与双目立体视觉标定结果对物体进行三维重建得到两种三维点云数据，根据物体表面反射率特性将二者融合得到完整物体表面轮廓；所述步骤1：第一步，设置系统光学参数：确定光栅或光刀的工作范围，根据工作距离确定最大工作距离L₂，最小工作距离L₁；景深范围内ΔL的最大光斑ω_max；单帧光栅图或光刀扫描的行数M，M由激光光束特性决定；第二步，生成驱动信号：根据第一步确定的系统参数计算MEMS振镜和激光器驱动信号的参数，并生成驱动信号；1)MEMS扫描振镜快轴驱动信号；2)MEMS扫描振镜慢轴驱动信号；3)激光器的驱动信号；第三步，生成光栅或光刀：利用第二步中产生的振镜驱动信号，驱动MEMS振镜进行二维扫描；利用第二步中产生的激光器驱动信号驱动激光器产生光强连续调制的激光光束；激光光束以一定的入射角照射到振镜表面，再经过振镜反射到物体表面，形成光强连续调制的模拟光栅；通过改变激光器驱动信号频率、相位；得到不同栅距、相位的光栅；同理利用MEMS振镜通过快轴完成水平方向扫描，一个扫描周期投影一行光刀；慢轴完成竖直方向的扫描，一个周期对应投影光刀的一帧；在与相机帧速率匹配的情况下，每帧可采集一条光刀，实现大分辨率的多光刀投影测量。