[發明專利]用于計算物體表面的高度圖的方法和系統

有效

• 申請號: 201810004677.0
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN108801148B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: J·奎達克爾斯
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/24
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

1.一種用于計算物體表面的高度圖的方法，其從通過光學系統掃描物體表面的光學2.5D輪廓的圖像棧計算物體表面的高度圖，所述方法包括：

在相對于所述物體表面的不同高度位置處掃描焦平面；

在所述焦平面的各高度位置處拍攝圖像以形成圖像棧，其中，掃描所述焦平面包括：

-長距離感測所述焦平面的位移以感測低空間頻率分量；

-短距離感測所述焦平面的位移以感測高空間頻率分量；以及

-通過將所述低空間頻率分量和所述高空間頻率分量結合估算所述焦平面的高度位置；

基于估算的各相應焦平面的高度位置計算所述圖像棧中各圖像的高度位置；

將所述圖像棧的所述圖像插值到等距的高度位置以獲得校正的圖像棧；以及

從校正的所述圖像棧計算所述物體表面的所述高度圖；

所述長距離感測包括光學、機械或者電容編碼；

所述短距離感測包括感測振動。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述插值步驟包括進行線性插值、樣條插值或者三次插值。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述長距離感測包括線性編碼。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，從所述光學系統進行所述短距離感測。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，從所述光學系統的物鏡進行所述短距離感測。

6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述短距離感測包括感測所述光學系統相對于所述物體或者相對于支撐所述物體的物體平臺的位移。

7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，還從所述物體或者從支撐所述物體的物體平臺進行所述短距離感測，并且所述短距離感測基于由從所述光學系統進行的所述短距離感測所感測到的位移和由從所述物體或從支撐所述物體的所述物體平臺進行的所述短距離感測所感測到的位移之間的差異。

8.根據權利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于，還包括：

對來自所述長距離感測的測量進行濾波以去除高空間頻率分量，和/或

對來自所述短距離感測的測量進行濾波以去除低空間頻率分量。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述濾波包括使用滑動平均濾波器或者在頻域中使用傅里葉變換的濾波器。

10.根據權利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于，在獲得校正的所述圖像棧之前，還包括：

感測所述圖像棧的各圖像的橫向位移誤差；以及

如果感測到任一圖像的橫向位移誤差，則對所述任一圖像進行橫向移位或插值以校正所述橫向位移誤差。

11.一種用于計算物體表面的高度圖的系統，其從掃描物體表面的光學2.5D輪廓的圖像棧計算物體表面的高度圖，所述系統包括：

光學系統，其被構造成：

-在相對于所述物體表面的不同高度位置處掃描焦平面；以及

-在所述焦平面的各高度位置處拍攝圖像以形成圖像棧；

長距離型位移傳感器，其用于通過感測低空間頻率分量來長距離感測所述焦平面的位移；

短距離型位移傳感器，其用于通過感測高空間頻率分量來短距離感測所述焦平面的位移，所述短距離型位移傳感器與所述長距離型位移傳感器不同；以及

處理單元，其被構造成：

-通過將來自所述長距離型位移傳感器的所述低空間頻率分量和來自所述短距離型位移傳感器的所述高空間頻率分量結合估算所述焦平面的高度位置；

-基于估算的各相應焦平面的高度位置計算所述圖像棧中各圖像的高度位置；

-將所述圖像棧的所述圖像插值到等距的高度位置以獲得校正的圖像棧；以及

-從校正的所述圖像棧計算所述物體表面的所述高度圖；

所述長距離型位移傳感器包括光學、機械或者電容編碼器；

所述短距離型位移傳感器包括至少一個振敏傳感器。