[發明專利]相位測量輪廓術中相位誤差過補償與欠補償的解決方法

有效

• 申請號: 201310618016.4
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103615991A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 周平;劉欣冉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及相位測量輪廓術中的相位誤差補償技術，尤其涉及一種相位測量輪廓術中相位誤差過補償與欠補償的解決方法，屬于機器視覺技術領域。

背景技術

相位測量輪廓術是一種比較常用的光學三維測量方法，通過投射光柵圖像到物體表面，采集被物體表面輪廓調制過的光柵信息，可以還原出物體表面的高度。典型的基于光柵投影的物體表面輪廓測量系統由投影儀、CCD相機、待測物體與計算機構成。由于設計原因，數字投影儀和CCD相機都具有由gamma非線性變換引起的光柵非正弦化效應，使包含有物體輪廓信息的相位值產生誤差，降低了系統的測量精度。

相位誤差補償是相位測量輪廓術中的重要技術。目前，相位誤差補償技術均采用在某特定環境（常為黑暗環境）對測量系統進行預處理，得到與相位誤差有關的查找表、gamma值、補償模型等，然后在實際測量中使用查找表、gamma值、補償模型對測量相位進行誤差補償的方法。這些方法均未考慮測量環境，特別是測量中環境光對相位誤差的影響。理論分析與實驗數據均發現若只存在環境光變化，同一系統對同一物體的測量，在物體的相同位置，有環境光情況下的相位誤差均小于無環境光（黑暗環境）情況下的相位誤差。進一步分析表明，若相位誤差補償預處理時的環境光弱于實際測量時的環境光，則存在相位誤差過補償，即采用的補償相位值大于實際需要補償的相位值；若相位誤差補償預處理時的環境光強于實際測量時的環境光，則存在相位誤差欠補償，即采用的補償相位值小于實際需要補償的相位值。

發明內容

本發明的目的在于提出一種相位測量輪廓術中相位誤差過補償與欠補償的解決方法，以解決環境光變化為相位誤差補償帶來的影響，即解決相位誤差的過補償、欠補償問題。采用此方法，不要求實際測量時的環境光與相位誤差補償預處理時的環境光相同，提高了測量精度。特別針對測量環境變化引起的相位問題，提出了解決方法

本發明采用如下技術方案：

一種相位測量輪廓術中相位誤差過補償與欠補償的解決方法，相位測量輪廓術是采用基于光柵投影的物體表面輪廓測量系統，基于光學三維測量方法，通過投射光柵圖像到物體表面，采集被物體表面輪廓調制過的光柵信息，還原出物體表面的高度，該輪廓測量系統包括投影儀、CCD相機、待測物體和計算機，其特征是：投影儀投射正弦光柵，相機采集到經物體表面高度調制后的變形正弦光柵，考慮測量過程中投影儀、相機的gamma非線性，以及測量環境光的影響，相機采集到的變形正弦光柵如式（1）所示：

Inc(x,y)=[M1(x,y)+M2(x,y)cos(φ+δn)]γ---(1)]]>

其中，表示由相機采集到的變形正弦光柵的光強，(x,y)為圖像像素坐標，M₁(x,y)與M2(x,y)為光強表達式中的系數，φ為變形正弦光柵的相位，其中包含物體高度信息，δn為相移常量，γ為系統的gamma非線性參數。從式（1）中提取M₁(x,y)，將式（1）轉化為式（2）。為簡化說明過程，省略了以下公式中的（x,y）