[發(fā)明專利]基于光柵投影的三維內(nèi)窺測量裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810037012.6
• 申請日: 2008-05-06
• 公開（公告）號: CN101264002A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周常河;王曉鑫;張軍;謝金;賈偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: A61B1/06
• 分類號: A61B1/06;G06T7/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

1、一種基于光柵投影的三維內(nèi)窺測量裝置，其特征在于由光纖導(dǎo)像束(2)、振幅型透射光柵(3)、準(zhǔn)直透鏡(4)、半導(dǎo)體激光器光源(5)、微型面陣CCD探測器(6)、傳輸線(7)、圖像采集卡(8)和計(jì)算機(jī)(9)構(gòu)成，各部件的連接關(guān)系是：所述的半導(dǎo)體激光器光源(5)發(fā)出的激光依次經(jīng)準(zhǔn)直透鏡(4)、振幅型透射光柵(3)和光纖導(dǎo)像束(2)照射在待測物體表面，由微型面陣CCD探測器(6)拍攝被待測物體表面三維形貌所調(diào)制的振幅型透射光柵的投影條紋后經(jīng)傳輸線(7)、圖像采集卡(8)進(jìn)入計(jì)算機(jī)(9)，所述的計(jì)算機(jī)(9)具有相應(yīng)的圖像處理和三維形貌計(jì)算重構(gòu)軟件。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光柵投影的三維內(nèi)窺測量裝置，其特征在于所述的振幅型透射光柵(3)的光柵周期為100μm，開口比為1∶1，光柵直徑不超過5mm。

3、利用權(quán)利要求1所述的光柵投影的三維內(nèi)窺測量裝置進(jìn)行測量的方法，其特征在于包括下列步驟：

①采集參考平面上的條紋分布圖樣：測量物體三維形貌之前，首先利用微型面陣CCD探測器(6)和圖像采集卡(8)采集一幅參考平面上的光柵條紋圖像，存儲于計(jì)算機(jī)(9)中；

②采集測量目標(biāo)上的形變光柵條紋分布圖像：將所述的內(nèi)窺三維測量裝置的微型面陣CCD探測器(6)對準(zhǔn)被測對象，調(diào)整位置，使待測對象在該微型面陣CCD探測器(6)上清晰成像，采集待測目標(biāo)三維形貌調(diào)制而產(chǎn)生形變的光柵條紋圖像，存儲于計(jì)算機(jī)(9)中；

③計(jì)算機(jī)(9)計(jì)算兩幅圖像位相差，重構(gòu)所測目標(biāo)的三維形貌：

·參考平面條紋圖像的處理：對微型面陣CCD探測器(6)拍攝的參考平面條紋圖像，進(jìn)行必要的圖像處理，以提高圖像的對比度，減少圖像噪聲，然后進(jìn)行傅立葉變換、基頻濾波、傅立葉逆變換，得到g^0(x,y)=A1r0(x,y)exp(i2πf0x+φ0(x,y)),]]>并存儲在計(jì)算機(jī)(9)中；

·對所測目標(biāo)調(diào)制的形變條紋圖像的處理：同樣，對微型面陣CCD探測器(6)拍攝的所測目標(biāo)調(diào)制的形變條紋圖像，進(jìn)行必要的圖像處理，以提高圖像的對比度，減少圖像噪聲，然后進(jìn)行傅立葉變換、基頻濾波、傅立葉逆變換，得到

g^(x,y)=A1r(x,y)exp(i2πf0x+φ(x,y)),]]>存儲在計(jì)算機(jī)(9)中；

·將上述處理的結(jié)果和所存儲的參考面條紋圖像的處理結(jié)果帶入下式進(jìn)行計(jì)算：

得到兩幅圖像的相對位相差；

·由于計(jì)算機(jī)計(jì)算的反正切值位于[-π，π]，因此相對位相分布存在不連續(xù)躍變，要對計(jì)算的位相差進(jìn)行相位展開；

·最后利用重構(gòu)出所測目標(biāo)的三維形貌分布，

上述式中：r₀(x，y)、r(x，y)分別表參考平面示上述參考平面和所測目標(biāo)兩種情況的非均勻的表面反射率，A_n表示各級傅立葉級數(shù)的權(quán)重因子，(x，y)和(x，y)表示條紋圖像未經(jīng)調(diào)制和經(jīng)過調(diào)制兩種情況下的位相分布，f0表示投影光柵條紋的基頻。