[發明專利]基于復合彩色條紋投影的絕對相位測量方法

有效

• 申請號: 201010140543.5
• 申請日: 2010-04-07
• 公開（公告）號: CN101813461A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 張宗華
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群

技術領域

本發明涉及三維信息獲取技術，具體為一種基于復合彩色條紋投影的絕對相位測量方法。

背景技術

本發明涉及三維信息檢測技術，包括二進制條紋和正弦條紋的編碼及投影技術。已有的彩色條紋投影技術或者無法測量大梯度、非連續等復雜表面形狀物體的三維形貌，或者由于所調制的正弦條紋具有較低的灰度等級而無法得到高精度的相位數據，從而最終無法得到高精度的三維形狀數據。在申請人檢索的范圍內，可以見到以下相關文獻信息：

1.G.Sansoni，M.Carocci，and?R.Rodella，“基于組合灰度編碼和相移光投影的三維視覺：系統誤差的分析和補償”(Three-Dimensional?Vision?Based?on?aCombination?of?Gray-Code?and?Phase-Shift?Light?Projection：Analysis?andCompensation?of?the?Systematic?Errors，Appl.Opt.38，6565-6573(1999))，提出了一種結合二進制編碼和正弦條紋投影的相位測量技術，并詳細分析了其系統誤差及其補償方法，指出二進制條紋決定正弦條紋的絕對級次；正弦條紋給出高精度相位信息。但該種方法需要順次投影多幅條紋圖像到待測物體的表面，同時測量結果受物體表面彩色紋理的影響較大，數據精度不高。

2.H.O.Saldner，and?J.M.Huntley，“時域相位展開：適用于非連續表面物體的輪廓測量術”(Temporal?phase?unwrapping：application?to?surface?profiling?ofdiscontinuous?objects，Appl.Opt.36，2770-2775(1997))，提出了一種時域相位展開算法用于測量非連續物體表面的三維形貌信息的方法。它通過投影條紋個數是幾何級數的相移正弦條紋圖到物體表面來獲取信息，但由于需投影幾何序列條紋個數的正弦條紋，而對每個條紋數的正弦條紋又要投影多幅相移的圖像，因此需要投影的條紋個數更多，相應的測量時間也較長，不利于實際應用。

3.P.S.Huang，Q.Y.Hu，F.Jin，and?F.P.Chiang，“適用于高速三維表面輪廓測量的彩色編碼數字條紋投影術”(Color-encoded?digital?fringe?projection?techniquefor?high-speed?three-dimensional?surface?contouring，Opt.Eng.38，1065-1071(1999))，提出了一種快速測量物體三維形貌的方法。該方法通過調制彼此間有120度相位移動的三個正弦直條紋到彩色CCD數字相機和DLP數字投影儀的紅、綠、藍三顏色通道中來獲得物體的三維形貌信息，但該方法的三步相移法對噪聲非常敏感，顏色通道間的干擾會改變條紋的正弦特性，因此獲得的相位(三維形貌數據)不精確。另外，該方法所獲取的相位是折疊的，需進行空間相位展開，故無法實現對非連續、大梯度物體的三維形狀的測量。

4.O.A.Skydan，M.J.Lalor，and?D.R.Burton，“基于彩色結構光的相位測量和表面重構技術”(Technique?for?phase?measurement?and?surface?reconstruction?byuse?colored?structured?lightAppl.Opt.41，6104-6117(2002))，研究了如何解決測量過程中的陰影和非連續問題。它利用了三個不同的DLP數字投影儀從不同視角投影不同顏色的光柵條紋到被測物體的表面來獲取數據。很明顯，該方法采用多個投影儀，增加了整個系統的復雜性和成本。同時，該方法通過傅立葉變換技術無法正確得到在大梯度、非連續物體部位的折疊相位。