[發明專利]像點溯源的物體光柵圖像相移法相位測量誤差校正方法

有效

• 申請號: 201910363567.8
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110230994B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 何再興;趙昕玥;李沛隆
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種用像點溯源的物體光柵圖像相移法相位測量誤差校正方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：將待測物體(5)放置在測量平臺(3)上，投影儀(2)和相機(6)的鏡頭均朝向待測物體(5)設置，投影儀(2)和相機(6)均連接到計算機(1)，設定第一光柵周期并輸入計算機(1)生成理想相位信息，并采用灰度編碼的方法在計算機(1)上編碼得到第一正弦光柵條紋，根據N步相移法將第一正弦光柵條紋進行相移得到N幅初始相位不同的數字相移圖案，根據N幅數字相移圖案中同一位置的圖案像素點的灰度值得到該位置圖案像素點的理想相位值；

步驟二：將數字相移圖案輸入到投影儀(2)中產生光柵投影，光柵投影的點光源陣列與數字相移圖案的圖案像素點陣列的大小一致，并且光柵投影的點光源與數字相移圖案的圖案像素點一一對應，光柵投影的每個點光源與對應圖案像素點的理想相位值一一對應；光柵投影投射在待測物體(5)表面及其周圍的測量平臺(3)上，相機(6)拍攝待測物體(5)表面被投射光柵投影后的圖片；N幅數字相移圖案依次通過相機(6)的拍攝獲得N張圖片，再利用N步相移法求解得到圖片中各個圖片像素點的求解相位值；

步驟三：針對圖片中的每個圖片像素點建立求解相位值與光柵投影的各個點光源的理想相位值的誤差關系式，并判斷誤差為最小誤差值時是否超出誤差閾值：若存在有圖片像素點的最小誤差值大于誤差閾值，進入步驟四；若所有圖片像素點的最小誤差值均不大于誤差閾值，則對誤差關系式求倒數獲得該圖片像素點的第一置信度子函數，進入步驟五；

步驟四：采用光柵周期更小的正弦光柵條紋作為新的第一正弦光柵條紋再次進行步驟一到步驟二得到新的求解相位值，再按照步驟三的方法對新的求解相位值進行判斷；

步驟五：設定第二光柵周期并輸入計算機(1)中生成第二正弦光柵條紋，重復步驟一至步驟三按照相同方式求得各個圖片像素點的第二置信度子函數P₂(y_k)，將同一圖片像素點的第一置信度子函數P₁(y_k)和第二置信度子函數P₂(y_k)相乘得到該圖片像素點的置信度函數P^U(y_k)，通過求解置信度函數得到該圖片像素點在光柵投影中的像點溯源映射坐標；其中，第二光柵周期與第一光柵周期的關系為：第二光柵周期小于第一光柵周期，兩個光柵周期均為正整數且互質，并且兩個光柵周期相乘的積大于點光源y軸坐標值的最大值；

步驟六：由于光柵投影中每個點光源的位置與數字相移圖案中同一位置的圖片像素點的理想相位值一一對應，根據各個圖片像素點在光柵投影中的像點溯源映射坐標，將圖片中的各個圖片像素點的求解相位值替換為理想相位值，完成對求解相位值的誤差校正。

2.根據權利要求1所述的一種像點溯源的物體光柵圖像相移法相位測量誤差校正方法，其特征在于：所述的步驟3)具體為：

3.1)根據單個圖片像素點的求解相位值，求得其與光柵投影的各個點光源的理想相位值的差值平方值E(y_k)作為誤差關系式，具體公式如下：

式中，E(y_k)表示差值平方值，y_k表示點光源的y軸坐標值，表示圖片像素點(m,n)的求解相位值，表示根據點光源的y軸坐標值y_k唯一確定的理想相位值；p表示第一光柵周期；

3.2)遍歷所有點光源坐標，將最小的差值平方值作為該圖片像素點的最小誤差值，并根據下式判斷最小誤差值是否超出誤差閾值：

式中，Δφ(m,n)表示圖片像素點(m,n)的最小誤差值，表示誤差閾值；

3.3)對3.1)得到的差值平方值求倒數得到該圖片像素點的第一置信度子函數P1(yk)：

式中，∈表示去零參數。

3.根據權利要求1所述的一種像點溯源的物體光柵圖像相移法相位測量誤差校正方法，其特征在于：所述的步驟五的求解置信度函數具體為：

通過遍歷所有點光源的y軸坐標值求得置信度函數P^U(y_k)的最大值；置信度函數P^U(y_k)的最大值即為像點溯源映射關系所揭示的點光源的y軸坐標值，也就是該圖片像素點在光柵投影中的像點溯源映射坐標。