[發明專利]基于四幅結構光圖像的相位求解與去包裹方法

有效

• 申請號: 201410028352.8
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103791856B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 陳錢;馮世杰;顧國華;左超;孫佳嵩;喻士領;申國辰;李如斌
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 唐代盛,孟睿

技術領域

本發明屬于光學測量技術領域，具體涉及一種基于四幅光柵條紋圖像的相位求解與去包裹方法。

背景技術

近年來，隨著數字投影設備的不斷發展，基于條紋投影的光學三維測量方法成為了國內外研究的熱點。利用投影器直接投影相移光柵條紋，能有效克服傳統方法中由于光柵移動帶來的機械誤差。而且利用投影設備很容易實現高速投影，能滿足對運動物體的高速測量。所以在流體力學、固體物理、形變分析等領域，該測量方法能發揮巨大的作用。但是，就目前基于條紋投影的三維測量系統而言，要實現高速的三維測量仍有很多問題需要解決。

其中的一個關鍵問題就是如何減少完成一次相位測量所需的條紋圖像數量。因為，測量的三維數據是由相位直接轉換而來，所以使用的條紋圖像數量越少，在同一時間段內，能完成的相位測量次數就會越多，能實現三維測量的次數也就會越多。隨著測量速度的提升，更有利于準確把握運動物體每個運動階段的三維形貌。目前傳統測量手段中，通常需要大于等于6幅的條紋圖像，才能實現絕對相位的測量，所需的條紋圖像數量仍比較多，導致能實現三維測量的次數較少。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于四幅光柵條紋圖像的相位求解與去包裹方法，可以在相同時間段內完成較多的相位測量次數，提高了三維測量速度。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種基于四幅光柵條紋圖像的相位求解與去包裹方法，包括以下步驟：

步驟一、利用計算機生成四幅光柵條紋I₁、I₂、I₃和I₄，并依此滿足公式（1）、（2）、（3）和（4），

I₁(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)sin[πF(2x/X-1)]?????（1）

I₂(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)cos[πF(2x/X-1)]?????（2）

I₃(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)(2x/X-1)???????（3）

I₄(x,y)＝A(x,y)-B(x,y)(2x/X-1)?????（4）

公式（1）、（2）、（3）和（4）中，I₁(x,y)、I₂(x,y)、I₃(x,y)和I₄(x,y)依次為光柵條紋I₁、I₂、I₃和I₄的光強，(x,y)表示光柵條紋的像素坐標，A為圖像直流分量，B為振幅，F為光柵條紋I₁和I₂所包含的條紋周期數，X為每幅光柵條紋的整幅像素寬度；

步驟二、用投影儀將步驟一所生成的四幅光柵條紋I₁、I₂、I₃和I₄依次投影到被測物體表面，用攝像機采集包含被測物體表面信息的四幅光柵條紋圖和并獲得該四幅光柵條紋圖的光強和

步驟三、使用公式（5）求解出條紋圖與條紋圖所包含的相位φ(x^c,y^c)，使用公式（6）求解出條紋圖與條紋圖所包含的相位φ′(x^c,y^c)，使用公式（7）求解獲得去包裹后的絕對相位Φ(x^c,y^c)，