[發明專利]結構光三維視覺測量中正弦光柵的設計

無效

• 申請號: 201210058377.3
• 申請日: 2012-03-08
• 公開（公告）號: CN102589480A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 喬付;劉忠艷;周波;饒龍
• 申請（專利權）人: 喬付
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及結構光三維視覺測量領域，特指正弦圖樣的投影光柵。

背景技術

在結構光三維視覺輪廓測量技術被廣泛應用在CAD/CAM、逆向工程、快速原型及虛擬現實等領域中，其研究方法主要有莫爾輪廓術、位相測量輪廓術、傅里葉變換輪廓術和空間位相檢測等，上述的輪廓測量方法都需要向物體表面投射正弦圖樣，因而，正弦光柵的設計是保證三維輪廓測量精度的必要條件。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種結構光三維視覺測量中正弦光柵的設計方法。

該發明的技術方案為：使用空間維次最優寬度調制正弦波方法來設計正弦光柵，即使用高頻三角波作為載波，空間維次最優寬度調制是將調制波????????????????????????????????????????????????，其中，M為載波幅值歸一化時的調制深度，將區間分為長度相等的2N個區間(N為任意的正奇數)，其中，為調制波周期，以原點為起點對區間進行編號，編號為，各個區間與x軸的交點為：,則第號區間可以表示為：，設置三角波載波的頻率為，相應的周期，幅值歸一化，第j（可設j為偶數）個脈沖脈寬，第j+1個區間脈寬為，每個三角波周期內對應有一個低幅值脈沖寬度為，一個高幅值脈沖寬度為，,（i為[0,N-1]之間的正整數），在空間軸上的起點、終點可以表示為、。

經空間維次最優寬度調制后可形成的不等間距二進制條紋，使用該二進制條紋刻制光柵。

該發明的效果在于：由于使用空間次最優寬度調制方法設計并刻制正弦光柵，使得該光柵經鏡頭向被測物體表面可以投射明暗對比度較高的正弦圖樣，可將該光柵應用到結構光三維視覺測量工程技術中，提高結構光三維視覺測量的精度。

附圖說明

??????圖1空間維次最優寬度調制后的二進制波形與正弦波

??????圖2正弦光柵

??????圖3正弦光柵頻譜。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實例對本發明做進一步詳細說明。

如圖1所示，空間正弦波，它的周期（也等于調制波的周期），，三角波的頻率，，調制深度M=1,，可以達到調制后每個方波在x軸上的起點和終點如下：

???（1）

???（2）

由于圖1中波形為周期信號，可將光柵圖樣整體向左平移得到方波的起點和終點向量如下：

????????（3）

???????????（4）

利用可以計算出正負幅值方波寬如下：

?????????????（5）

?????????????（6）

其中，，式（5），（6）中依次相間隔分布，可知該光柵圖樣關于對稱，可用以上方波寬度刻制光柵。?

如圖2是在長度上生成間距為和二進制條紋并刻制出的光柵。

如圖3為該光柵的頻譜分析，由傅里葉變換公式：

???????????????????????????????（7）

由于所得光柵圖樣的周期，由于是關于x軸是奇函數，所以，，，?可求：

????????????????????（8）

其中，，由上式可以求得：

，

，

則，的值依次為：

從圖3可以看到低頻段除了3次諧波，其它諧波量幾乎沒有；只是在高頻段第15次諧波附近有較明顯的波形，該光柵經過投影機投影到被測物體表面可以被濾去，可以投射出的圖樣接近正弦圖樣。

以上所述，僅為本發明的較佳的具體實現方式，但本發明的保護范圍不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權力要求的保護范圍為準。