[發明專利]基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成方法

無效

• 申請號: 201010131099.0
• 申請日: 2010-03-24
• 公開（公告）號: CN101799280A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 林曉艷
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G01D5/26
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種光測量技術，特別涉及一種基于光纖二維組合編碼結構的 混頻莫爾圖像生成方法。

背景技術

在物體三維面形測量中，結構光測量技術中的傅里葉變換輪廓術是一種方 便、快捷的測量方法。在此基礎上發展起來的雙頻、變頻、混頻技術使得相位 展開由空域變為時域，普通的空域相位解包裹方法會因相位級數無法確定而導 致高度測量失真，而且測量誤差會擴展，而時域相位展開方法可獲得每個像素 點的獨立相位，不僅相位的不確定性通過數據融合得到修正，而且相位展開是 在每個像素點上獨立進行，可以有效地避免誤差傳遞，由此可以解決截斷相位 去包裹的難題，并且可以精確測量物體突變部分的高度，它不僅適用于測量漸 變面形的物體，而且更適用于階躍面形的物體。在上述利用時域相位展開方法 的結構光投影方式中，混頻圖像投影最具優勢，它只需要一幅圖像就可以解調 相位，完全滿足了動態與實時測量的要求，為進一步的實際應用研究奠定了基 礎。為此，發展混頻投影技術是解決各種實際問題的關鍵。

發明內容

本發明是針對一維混頻圖像對物體突變方位的限制及三維面測量中失真的 問題，提出了一種基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成方法，實現 了全方位測量，對于復雜的面形突變物體具有明顯的優勢。它利用雙向的時間 相位展開和信息融合，提高了測量精度，保證了測量的可靠性和實時性，同時 光纖傳感探頭小巧靈活、成本低廉。

本發明的技術方案為：一種基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生 成方法，方法包括如下步驟：

1)在光場生成器中，由多根光纖在互相垂直的方向上進行二維布陣；

2)在LD光源與光場生成器之間加有至少一個1×3型光纖耦合器和至少一個FC 光纖連接器，在兩個互相垂直的方向上分別選取需要的光纖組合；

3)多光纖干涉形成的混頻莫爾圖像投射到被測物上，再反射到CCD上接收圖像；

4)CCD接收的圖像送入計算機中進行數據處理。

所述光場生成器中的光纖端面布設時，光纖可以緊密排列，也可以設置不 同的間距參數；光纖可以布設成T字型，也可以布設成十字型。

所述LD光源可以是雙波長LD光源或雙光源。

本發明的有益效果在于：本發明基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖 像生成方法，解決復雜的階躍物體面形測量問題的一種方法，通過對多光纖的 布陣，實現了光場生成器的高效性，同時一幀圖像具有二維混頻信息，保證了 全方位、動態、實時測量的要求，技術簡單，易實現。所采用的光纖材料和器 件均為標準光纖通信元件，成本低，易獲得，便于推廣。

附圖說明

圖1為本發明基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成方法實驗測量系 統框圖；

圖2為本發明基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成方法中光場生成 器端面圖。

具體實施方式

該方法通過由多根光纖在互相垂直的方向上進行二維布陣的光場生成器， 來實現多光纖干涉，從而得到二維混頻莫爾干涉圖像。

本發明方法的基本原理是基于多光纖干涉和信息融合原理。系統如圖1所 示，LD光源10連接FC連接器11，FC連接器11再與1×3型光纖耦合器12相連， 1×3型光纖耦合器12與FC連接器13相連，光場生成器14中的多根單模光纖 的一端與FC連接器13相連，另一端布設成二維組合編碼結構，根據需要我們 可以選取不同組合的三光纖進行干涉，干涉光場投影到被測物15上，反射到 CCD16上接收圖像，最終圖像送入計算機17中進行數據處理。我們可以利用雙 波長LD光源10，在互相垂直的方向上得到兩套獨立的混頻圖像的疊加圖，然后 通過傅里葉變換，在頻域中分別對兩個方向進行數據處理，再通過信息融合技 術，對物體形變過程(如扭轉、膨脹、收縮等)及物體離面的幾何尺度實現全 方位、動態、實時測量。

在此光場生成器14中，由多根光纖在互相垂直的方向上進行二維布陣，如 圖2所示光場生成器端面圖，根據測量條件及待測物體的不同，可以在兩個互 相垂直的方向上分別選取不同的三光纖組合，如選光纖2、3、7和光纖2′、3′、 7′來實現三光纖干涉，從而得到多種所需的二維混頻莫爾干涉圖像。該系統中LD 光源10與光場生成器之間加有兩個1×3型光纖耦合器12及多個FC光纖連接器 11、13，便于在互相垂直的方向上按需選取兩組光纖，生成二維混頻莫爾圖像。