[發(fā)明專利]一種基于智能拍照手機的鏡面三維面形測量系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410558091.0
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104279980A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岳慧敏;吳雨祥;易京亞;李明陽;熊竹;劉永
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 成都華典專利事務(wù)所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐

1.一種基于智能拍照手機的鏡面三維面形測量系統(tǒng)，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、調(diào)整手機位置，使得前置攝像頭通過待測鏡面觀測到手機顯示屏；

步驟2、在手機顯示屏上顯示條紋；

步驟3、通過手機前置攝像頭拍攝步驟中2條紋經(jīng)待測鏡面反射后得到的變形條紋，待測鏡面的梯度信息被調(diào)制在變形條紋的相位中；

步驟4、步驟3中得到變形條紋進行相位解調(diào)得到變形條紋的相位，將其載頻去除，然后進行相位展開；

步驟5、步驟4中得到展開后的相位，通過相位梯度關(guān)系獲得待測鏡面的梯度信息，對梯度積分得到三維形貌。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于智能拍照手機的鏡面三維面形測量系統(tǒng)，其特征在于：對于步驟3中所述變形條紋的光強表示為：

水平方向：

豎直方向：

其中，I(x,y)和J(x,y)表示手機相機記錄的光強分布，A₁(x,y)和A₂(x,y)分別表示水平方向和豎直方向的背景光強，B₁(x,y)和B₂(x,y)分別表示水平方向和豎直方向的調(diào)制度分布，f₀(x,y)表示載頻的頻率函數(shù)，和分別表示水平方向和豎直方向的與待測鏡面的梯度相關(guān)的相位，具體的相位梯度關(guān)系如下：

上式分別表示待測鏡面表面的梯度在水平方向和豎直方向上的分量與相位的關(guān)系，式中L_y表示顯示屏到待測鏡面的距離，P_x和P_y分別表示手機顯示屏上顯示的水平方向和豎直方向正弦條紋的周期,S_x和S_y分別表示水平方向和豎直方向上的梯度分量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于智能拍照手機的鏡面三維面形測量系統(tǒng)，其特征在于：所述步驟4中，對采集到的條紋圖像中的相位信息進行分析解調(diào)，得到總相位，采用基于傅里葉變換相位解調(diào)辦法，先對變形條紋光強進行傅里葉變換，得到頻譜，通過帶通濾波器，將頻譜中的一個基頻分量提取出來，然后對該基頻分量進行逆傅里葉變換，逆傅里葉變換后的矩陣為F(x,y)，那么變形條紋的相位可通過以下表達式求得：

其中，為變形條紋相位，Im表示取虛部的算符，F(xiàn)^*(x,y)為F(x,y)的共軛。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能拍照手機的鏡面三維面形測量系統(tǒng)，其特征在于：所述步驟4中將其進行相位展開表示將值域在-π到+π內(nèi)的截斷相位展開成連續(xù)相位，具體的展開方法可以分為空間相位展開方法和時間相位展開方法，空間相位展開方法又分為路徑展開方法和全局展開。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能拍照手機的鏡面三維面形測量系統(tǒng)，其特征在于：所述步驟5中的對梯度積分得到三維形貌中的梯度是指通過步驟4中的相位以及相位梯度關(guān)系獲得的梯度，為了得到物體表面的三維高度分布，需要對得到的兩個垂直方向分布的梯度分量進行二維積分，具體過程如下：

Z＝∫S_xdx+S_ydy

其中，Z即待測物體表面的三維高度分布，S_x和S_y分別指梯度在水平方向和豎直方向的分量。