[發明專利]一種基于π相移方法的三維面形垂直測量方法

有效

• 申請號: 201811622948.5
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109631798B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 鐘敏;陳鋒;肖朝
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 常桑

1.一種基于π相移方法的三維面形垂直測量方法，包括如下步驟：

S1、基于能夠完成π相移的光柵結構，標定測量系統以建立條紋圖的調制度和高度的映射關系；

S2、獲取光柵掃描被測物體時，光柵的像投影在被測物體表面上的條紋圖；

S3、利用π相移方法提取所述條紋圖所對應的調制度信息；

S4、獲取各條紋圖中同名像素點的調制度最大值，根據所述映射關系，查找調制度最大值對應的高度值，從而得到被測物體的三維面形。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，

所述光柵結構是指將兩幅具有π相位差的條紋圖同時編碼在一個物理光柵上，即若采用橫條紋編碼方式，則在縱向存在π個相位差或者若采用縱條紋編碼方式，則在橫向存在π個相位差。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，

假設系統橫向放大率為M，物體表面反射率為R(x,y)，具有π相位差兩幅圖片的正弦光柵在像平面上各像素點(x,y)的光強分布即條紋圖的表達式分別表示為：

其中I₀為背景光強，C₀(x,y)為光柵成像面上的條紋對比度，f₀是像平面的光柵頻率，Φ₀(x,y)為初始相位；

由余弦函數和復指數函數之間的轉換關系，即

則式(1)、式(2)分別簡化為：

利用π相移方法獲得所述條紋圖所對應的調制度信息具體包括如下步驟：根據成像理論，光柵成像面前后的模糊像I′₁(x,y；δ)、I′₂(x,y；δ)由其聚焦像I₁(x,y)、I₂(x,y)和相應的系統模糊方程即系統的點擴散函數h(x,y；δ)的卷積得到，即

I′₁(x,y；δ)＝h(x,y；δ)*I₁(x,y) (6)

I′₂(x,y；δ)＝h(x,y；δ)*I₂(x,y) (7)

符號*表示卷積,I′₁(x,y；δ)、I′₂(x,y；δ)均為距成像面δ位置處的光強分布；模糊方程h(x,y；δ)采用二維高斯函數表示，即

式中σ_h是擴散常數；

將式(4)和(8)代入(6)或將式(5)和(8)代入(7))獲得投影像面前后的光強分布為

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，將式(9)和式(10)作差并取其平均數即可除去背景光強部分的信息，即

將上式(11)作傅里葉變換運算，取基頻部分并作逆傅里葉變換即得到該位置處的調制度分布

其中，M₀(x,y)表示光柵成像面上的調制度分布。