[發(fā)明專利]一種三維輪廓的光學(xué)混合檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611117498.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN106767527B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玉勤;李歡歡;李泉;馬力;郭迪;姚東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安知象光電科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/25
• 分類號(hào): G01B11/25
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種三維輪廓的光學(xué)混合檢測(cè)方法，其特征在于，按照如下步驟：

步驟1，通過攝像機(jī)自適應(yīng)識(shí)別物體表面反射率特性選擇測(cè)量模式，模式一是光刀測(cè)量模式；模式二是光柵測(cè)量模式；模式三是光刀、光柵測(cè)量模式；利用MEMS激光投影裝置編程投影沿?cái)z像機(jī)基線掃描的激光光刀，投影裝置發(fā)出同步信號(hào)觸發(fā)攝像機(jī)拍攝物體表面反射的序列光刀圖像，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)處理，再利用同樣的投影裝置投影可編程激光正弦光柵到物體表面，以2π/n為步長(zhǎng)進(jìn)行n次相移，同步攝像機(jī)拍攝n幅物體表面反射的光柵圖，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)處理；

步驟2，在模式一中對(duì)計(jì)算機(jī)拍攝的攝像機(jī)光刀圖片和投影裝置投影的光柵圖片進(jìn)行極線校正并提取出每條光刀中心像素坐標(biāo)進(jìn)行逐行匹配求視差圖，通過視差圖與雙目立體視覺標(biāo)定結(jié)果對(duì)物體進(jìn)行三維重建；

在模式二中將采集的光柵圖片進(jìn)行極限校求出圖片中每點(diǎn)相位并進(jìn)行相位去包裹利用相位相同進(jìn)行逐行匹配求視差，通過視差圖與雙目立體視覺標(biāo)定結(jié)果對(duì)物體進(jìn)行三維重建；

在模式三中則需要同時(shí)計(jì)算模式一和模式二中兩種視差圖，分別與雙目立體視覺標(biāo)定結(jié)果對(duì)物體進(jìn)行三維重建得到兩種三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)物體表面反射率特性將二者融合得到完整物體表面輪廓；

所述步驟1：第一步，設(shè)置系統(tǒng)光學(xué)參數(shù)：確定光柵或光刀的工作范圍，根據(jù)工作距離確定最大工作距離L₂，最小工作距離L₁；景深范圍內(nèi)ΔL的最大光斑ω_max；單幀光柵圖或光刀掃描的行數(shù)M，M由激光光束特性決定；

第二步，生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)：根據(jù)第一步確定的系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算MEMS振鏡和激光器驅(qū)動(dòng)信號(hào)的參數(shù)，并生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)；1)MEMS掃描振鏡快軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)；2)MEMS掃描振鏡慢軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)；3)激光器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

第三步，生成光柵或光刀：利用第二步中產(chǎn)生的振鏡驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)MEMS振鏡進(jìn)行二維掃描；利用第二步中產(chǎn)生的激光器驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)激光器產(chǎn)生光強(qiáng)連續(xù)調(diào)制的激光光束；激光光束以一定的入射角照射到振鏡表面，再經(jīng)過振鏡反射到物體表面，形成光強(qiáng)連續(xù)調(diào)制的模擬光柵；通過改變激光器驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率、相位；得到不同柵距、相位的光柵；同理利用MEMS振鏡通過快軸完成水平方向掃描，一個(gè)掃描周期投影一行光刀；慢軸完成豎直方向的掃描，一個(gè)周期對(duì)應(yīng)投影光刀的一幀；在與相機(jī)幀速率匹配的情況下，每幀可采集一條光刀，實(shí)現(xiàn)大分辨率的多光刀投影測(cè)量。

2.如權(quán)利要求1所述三維輪廓的光學(xué)混合檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟1：通過攝像機(jī)自適應(yīng)識(shí)別物體表面反射率特性即測(cè)量前采集被測(cè)物光柵圖片并計(jì)算灰度分布和圖片的對(duì)比度，如果對(duì)比度低于設(shè)定的閾值或灰度達(dá)到255則該區(qū)域選擇光刀測(cè)量模式，并將該區(qū)域設(shè)為ROI為后續(xù)重建做準(zhǔn)備，剩余區(qū)域選擇光柵測(cè)量模式。

3.如權(quán)利要求1所述三維輪廓的光學(xué)混合檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟2：如果同一被測(cè)表面的不同區(qū)域采用不同測(cè)量方式需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，方法是將采集到的光刀圖片與權(quán)利3中得到的ROI相乘只保留ROI包含的數(shù)據(jù)其余區(qū)域置為0，同理提取所采集光柵圖片的非ROI區(qū)域；再對(duì)得到的圖片進(jìn)行后續(xù)匹配求視差；通過此預(yù)處理在后續(xù)重建后融合時(shí)可避免數(shù)據(jù)的冗余性及避免錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的干擾；重建后對(duì)兩種測(cè)量方法得到的三維數(shù)據(jù)直接融合為一個(gè)的模型，對(duì)融合后的模型通過法線光順消除接縫得到完整模型。