[發明專利]一種基于雙遠心相機匹配的高分辨高精度測量系統及方法

有效

• 申請號: 201910448519.9
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110207614B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 張玉珍;梁一超;胡巖;左超;陳錢;馮世杰;尹維;張良;錢佳銘;顧國華
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

1.一種基于雙遠心相機匹配的高分辨高精度測量系統的測量方法，其特征在于步驟如下：

步驟一，微調測量系統中第一遠心相機(1)、第二遠心相機(2)的空間位置與角度，完成第一遠心相機(1)、第二遠心相機(2)之間的位置標定與測量空間范圍的高度標定；

步驟二，使用相移輪廓術解算被測物的包裹相位，計算相移每一個像素條紋飽和的數目，對超過特定數目的像素使用廣義相移法來替代相移輪廓術計算得到的結果，然后利用低頻包裹相位依次展開高頻包裹相位，得到被測物的展開相位；

步驟三，對第一遠心相機(1)、第二遠心相機(2)所獲得展開相位進行畸變矯正；

步驟四，使用立體相位匹配，找到第一遠心相機(1)相位矯正后的點對應第二遠心相機(2)相位矯正后的匹配點；

步驟五，使用找到的匹配點進行三維重構，可獲得被測物的三維輪廓數據；

在步驟二中：投影儀(3)投影相移條紋于被測物上，投影四組不同波長的十二步相移條紋完全能達到對光強飽和處的測量要求，計算不同波長相移條紋圖十二步相移每一個像素條紋飽和的數目，對光強不飽和處的像素，使用相移輪廓術解算得到被測物的包裹相位，對十二步相移圖中相同像素的十二個數據進行光強是否飽和的計數，對于光強飽和數目小于3的光強飽和部分使用相移法來計算包裹相位，對于光強飽和數目小于9大于3的光強飽和部分使用廣義相移法來計算包裹相位，對于光強飽和數目大于9的光強飽和部分不計算包裹相位，置nan，然后利用低頻包裹相位依次展開高頻包裹相位，得到被測物的展開相位；第一遠心相機(1)、第二遠心相機(2)采集到四組不同波長相移條紋圖像可表示為：

其中m表示為四組不同波長十二步相移條紋中的第m組，n表示為十二步相移中第n張相移條紋圖，表示為遠心相機拍攝得到的第m組波長相移條紋圖的第n張相移條紋圖，A^C表示為遠心相機拍攝得到的相移條紋的平均光強，B^C表示為遠心相機拍攝得到的相移條紋的調制度光強，表示第m組波長相移條紋圖的絕對相位；

判斷十二步相移圖中相同像素的十二個數據的飽和光強的數目，首先設置第m組波長相移條紋圖光強飽和(u,v)像素點sat_map^m(u,v)的初始值為0，遍歷第m組波長相移條紋圖的十二張相移條紋圖，當滿足時：

sat_map^m(u,v)＝sat_map^m(u,v)+1

其中sat_map^m(u,v)表示為第m組波長相移條紋圖的十二步相移(u,v)像素點處光強飽和的數目，sat_thr表示為光強要求范圍的最大值，表示為第m組波長相移條紋圖的第n張相移條紋圖(u,v)像素點處的光強值，表示為第m組波長相移條紋圖十二步相移(u,v)像素點處的包裹相位；

然后根據sat_map^m(u,v)滿足何種條件，分別計算被測物的第m組波長相移條紋圖的包裹相位：

其中表示為使用相移輪廓術解算得到的第m組波長相移條紋圖(u,v)像素點處的包裹相位，表示為使用廣義相移法解算得到的第m組波長相移條紋圖(u,v)像素點處的包裹相位，nan表示為not a number，表示此處不計入最后的相位結果；

相移輪廓術解算N步相移的包裹相位可表示為：

其中δ_n＝(N-1)*2π/N；

廣義相移法計算包裹相位可表示為：

其中矩陣C表示為矩陣A的求逆，C₁₁、C₁₂、C₁₃、C₂₁、C₂₂、C₂₃、C₃₁、C₃₂、C₃₃表示為矩陣C中對應位置的值。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟一中：在對第一遠心相機(1)、第二遠心相機(2)進行3個不同位置標定后，對被測物進行測量空間高度的標定，在拍攝參考面位置的標定圖案后，微調精密升降位移臺向上升1mm，再對此位置的顯微標定板進行拍圖標定，計算機對兩張標定圖進行計算，完成對空間范圍的標定。