[發明專利]基于振幅型透射光柵投影的三維內窺測量裝置和方法

無效

• 申請號: 200810040389.7
• 申請日: 2008-07-09
• 公開（公告）號: CN101305899A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 周常河;張軍;王曉鑫;謝金;賈偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: A61B1/002
• 分類號: A61B1/002;G02B23/24
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

1、一種基于振幅型透射光柵的三維內窺測量裝置，其特征在于由LED光源(5)、準直透鏡組(4)、振幅型透射光柵(3)、投影微透鏡組(2)、微型面陣CCD相機(6)、導線(7)、LED光源供電模塊(8)、信號傳輸線(9)、圖像采集卡(10)、數據傳輸線(11)和計算機(12)構成，各部件的連接關系是：所述LED光源電源模塊(8)經過導線(7)與所述的LED光源(5)連接，所述的LED光源(5)發出的光束依次經所述的準直透鏡(4)和振幅型透射光柵(3)形成和投影微透鏡組(2)，照射在待測目標表面，由所述的微型面陣CCD相機(6)采集被待測目標三維面形調制的光柵投影條紋，所述的微型面陣CCD相機(6)經信號傳輸線(9)、圖像采集卡(10)、數據傳輸線(11)進入計算機(12)，所述計算機(10)具有相應的圖像處理和三維面形重構算法和軟件，所述的投影微透鏡組(2)、振幅型透射光柵(3)、準直透鏡組(4)、LED光源(5)和微型面陣CCD相機(6)都集成在一直管套筒(13)之內。

2、根據權利要求1所述的基于振幅型透射光柵的三維內窺測量裝置，其特征在于所述的微型面陣CCD相機(6)的光軸和投影微透鏡組(2)的光軸之間有一小夾角，該夾角的取值范圍為10°～15°。

3、利用權利要求1所述的基于振幅型透射光柵的三維內窺測量裝置的測量方法，包括下列步驟：

①采集參考平面上的光柵條紋圖像：

測量物體三維面形之前，首先利用微型面陣CCD相機(6)和圖像采集卡(10)采集一幅參考平面上的光柵條紋圖像，

存儲于所述的計算機(12)中；

②采集待測目標上的形變光柵條紋圖像：

將所述的微型面陣CCD相機(6)對準待測目標，調整位置，使待測目標在該微型面陣CCD相機(6)上清晰成像，采集待測目標三維面形調制而產生形變的光柵條紋圖像存儲于所述的計算機(12)中；

③所述的計算機(12)計算兩幅圖像位相差，重構待測目標的三維面形：

·采集參考平面條紋圖像，對圖像進行處理，得到參考平面條紋圖像的復數信號：

g^0(x,y)=A1r0(x,y)exp(i2πf0x+φ0(x,y)),]]>并存儲在所述的計算機(12)中；

·采集測量目標調制的形變條紋圖像，對圖像進行處理，得到形變條紋圖像復數信號：

g^(x,y)=A1r(x,y)exp(i2πf0x+φ(x,y)),]]>存儲在所述的計算機(12)中；

·將上述參考條紋圖像的復數信號和形變條紋圖像的復數信號代入下式進行計算：

得到兩幅圖像的相對位相差；

·由于計算機計算的反正切值位于[-π，π]，因此相對位相分布存在不連續躍變，要對計算的位相差進行相位展開；

·最后利用重構出所測目標的三維面形分布，

式中：r₀(x，y)、r(x，y)分別表參考平面和待測目標的表面反射率，A_n表示各級傅立葉級數的權重因子，和表示條紋圖像未經調制和經過調制的位相分布，f₀表示振幅型透射光柵的光柵條紋的基頻。