[發明專利]基于雙角度多頻率條紋投影的三維形貌獲取方法及裝置

有效

• 申請號: 201510925056.2
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN105588518B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 丁毅;程俊
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

1.一種基于雙角度多頻率條紋投影的三維形貌獲取方法，其特征在于，應用于包括兩臺投影儀、一臺照相機以及一臺計算機的系統，其中所述照相機的光軸垂直于參考平面，兩臺投影儀的光軸與所述照相機的光軸處于同一平面且在所述照相機的左右兩側與所述照相機的光軸呈相同夾角，所述方法包括：

通過所述計算機控制所述兩臺投影儀分別投影不同頻率的條紋到被測物體的表面上；

通過所述照相機拍攝所述兩臺投影儀投影的條紋圖像；

根據拍攝的所述條紋圖像計算出各個頻率條紋的相位圖函數；

通過時間相位展開方法對所述相位圖函數中的非陰影區域的相位圖函數進行相位展開，獲得非陰影區域的絕對相位；

根據非陰影區域的絕對相位估計陰影區域的絕對相位；

根據非陰影區域的絕對相位以及陰影區域的絕對相位計算出被測物體的三維形貌數據；

所述根據非陰影區域的絕對相位估計陰影區域的絕對相位包括：

對于高頻率條紋照射到的區域，根據所述絕對相位的單調性以及預設條件估計出陰影區域的絕對相位的條紋階數范圍，再根據各個像素點的相位圖函數，估計出陰影區域各個像素點的高頻率條紋絕對相位值。

2.如權利要求1所述的基于雙角度多頻率條紋投影的三維形貌獲取方法，其特征在于，在根據拍攝的所述條紋圖像計算出各個頻率條紋的相位圖函數之后，還包括：

根據各個頻率條紋的絕對相位之間的關系確定每個像素點的條紋階數，其中各個頻率條紋的絕對相位之間的關系為Φ₂(x)＝kΦ₁(x)，條紋階數的計算公式為：

其中Round[]表示取最接近的整數，單位頻率條紋的相位圖函數和絕對相位分別是φ₁(x)和Φ₁(x)，其k倍頻率條紋的相位圖函數和絕對相位分別是φ₂(x)和Φ₂(x)，k為大于或等于1的整數。

3.如權利要求1所述的基于雙角度多頻率條紋投影的三維形貌獲取方法，其特征在于，所述預設條件為：

高頻率投影條紋絕對相位的條紋階數不小于該陰影區域之前像素點高頻率條紋絕對相位的條紋階數，也不大于該陰影區域之后像素點高頻率條紋絕對相位的條紋階數。

4.如權利要求1所述的基于雙角度多頻率條紋投影的三維形貌獲取方法，其特征在于，所述方法還包括：

對于單位頻率條紋照射的區域，根據單位頻率條紋的絕對相位和高頻率條的紋絕對相位之間的關系，令單位頻率條紋的絕對相位乘以高頻率條紋的空間頻率，得到高頻率條紋的絕對相位的初步估計值，并根據絕對相位的單調性，剔除不符合單調性的錯誤值，再根據相鄰像素點之間絕對相位變化的斜率，使用線性插值法代替所述錯誤值，獲得最終的高頻率絕對相位值。

5.一種基于雙角度多頻率條紋投影的三維形貌獲取裝置，其特征在于，應用于包括兩臺投影儀、一臺照相機以及一臺計算機的系統，其中所述照相機的光軸垂直于參考平面，兩臺投影儀的光軸與所述照相機的光軸處于同一平面且在所述照相機的左右兩側與所述照相機的光軸呈相同夾角，所述裝置包括：

投影單元，用于通過所述計算機控制所述兩臺投影儀分別投影不同頻率的條紋到被測物體的表面上；

拍攝單元，用于通過所述照相機拍攝所述兩臺投影儀投影的條紋圖像；

計算單元，用于根據拍攝的所述條紋圖像計算出各個頻率條紋的相位圖函數；

處理單元，用于通過時間相位展開方法對所述相位圖函數中的非陰影區域的相位圖函數進行相位展開，獲得非陰影區域的絕對相位；

估計單元，用于根據非陰影區域的絕對相位估計陰影區域的絕對相位；

三維形貌數據計算單元，用于根據非陰影區域的絕對相位以及陰影區域的絕對相位計算出被測物體的三維形貌數據；

所述估計單元具體用于：

對于高頻率條紋照射到的區域，根據所述絕對相位的單調性以及預設條件估計出陰影區域的絕對相位的條紋階數范圍，再根據各個像素點的相位圖函數，估計出陰影區域各個像素點的高頻率條紋絕對相位值。