[發(fā)明專利]一種最優(yōu)量化相位編碼三維測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010893734.2
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112146596B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘可君;伏燕軍;張鵬飛;韓勇華;桂建楠;江光裕;王慶
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 南昌洪達專利事務(wù)所 36111
• 代理人: 劉凌峰

本發(fā)明公開了一種最優(yōu)量化相位編碼三維測量方法，由相移法基本原理、相位編碼方法基本原理和相位解包裹原理三大部分組成。步驟包括：首先利用計算機生成四幅正弦條紋圖和四幅量化相位編碼條紋圖；其次通過特定的編碼序列來調(diào)制量化編碼相位，特定的編碼序列可以有效提高解碼的準確性；然后將特定的量化編碼相位嵌入正弦條紋圖中，再利用一個特定的虛擬平面求解出最終的條紋級次，繼而得到物體的絕對相位；最后利用相位?高度轉(zhuǎn)換公式得到物體真實的三維信息。本方法可以產(chǎn)生較多的碼字，有較強的魯棒性，由于使用特定的虛擬平面連接分段條紋級次，無需投影額外條紋圖，提高了測量速度，且對復雜物體的三維測量具有潛在的應(yīng)用前景和實用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種最優(yōu)量化相位編碼三維測量方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工業(yè)與信息技術(shù)的快速發(fā)展，對物體的三維測量的速度和精度要求越來越高。在眾多獲取物體的三維信息的方法中，光學的三維測量技術(shù)廣泛涉及光學成像、計算機技術(shù)、光電子信息、圖像處理等各類學科，并具有集其它測量方法的優(yōu)勢于一體的特點，逐漸成為三維形貌測量領(lǐng)域的趨勢。光學三維測量技術(shù)實際上是用二維投影圖像重建三維物體的面形，即從二維投影圖像中獲取信息，進而通過對數(shù)字信息的處理得出物體三維空間內(nèi)的幾何尺寸。其中基于光柵條紋投影的三維測量方法是光學三維測量方法中熱門的測量方法之一，對于獲取三維表面信息具有不可替代的優(yōu)越性，近年來在實用性和商業(yè)性的應(yīng)用中取得顯著的進展。

傳統(tǒng)的相位編碼方法最少需要六幅圖能才求得絕對相位，但是由于傳統(tǒng)的相位編碼方法在碼字較多的時候容易求解錯誤，因此研究者們提出了分段相位編碼方法，以雙步相位編碼方法為例，需要投影額外的一組相位編碼條紋圖來連接分段條紋級次，增加了投影條紋圖數(shù)目。后來學者們又提出了量化相位編碼方法，解決了傳統(tǒng)方法碼字少的問題，但仍然需要投影額外的條紋圖來求解最終的條紋級次。因此，如何采用更少的投影條紋幀數(shù)來求解待測物絕對相位成為了突破口。

本發(fā)明提出一種最優(yōu)量化相位編碼三維測量方法，在(0,2π)內(nèi)將量化等級提高到最優(yōu)，增大了碼字的數(shù)量，相比于傳統(tǒng)的相位編碼方法，具有較高的測量精度和速度，在快速測量領(lǐng)域中具有潛在的應(yīng)用前景和實用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是：提供一種最優(yōu)量化相位編碼三維測量方法，此方法利用特定編碼序列量化編碼相位，相鄰相位之差大于等于3，在(0,2π)內(nèi)將量化等級設(shè)置為最優(yōu)(L＝7)，比傳統(tǒng)相位編碼方法產(chǎn)生更多的碼子，且耗時短，測量精度高，在復雜物體的三維測量領(lǐng)域中具有潛在的應(yīng)用前景和實用價值。

本發(fā)明為解決上述問題所提供的技術(shù)方案為：一種最優(yōu)量化相位編碼三維測量方法，該方法包括下列步驟：

步驟一、利用計算機生成四幅正弦條紋圖和四幅量化相位編碼條紋圖；

步驟二、利用特定的編碼序列來調(diào)制量化編碼相位，特定的編碼序列可以有效提高解碼的準確性；

步驟三、將特定的量化編碼相位嵌入正弦條紋圖中，利用相機捕獲的八幅條紋圖求得包裹相位和分段條紋級次；

步驟四、利用一個特定的虛擬平面將分段條紋級次連接成最終連續(xù)的條紋級次，繼而得到物體的絕對相位；

步驟五、通過獲得的絕對相位，再利用相位-高度轉(zhuǎn)換公式得到待測物體真實的三維信息。

優(yōu)選的，所述的步驟一中計算機生成的四幅正弦條紋圖分別表示為I₁(x,y)、I₂(x,y)、I₃(x,y)、I₄(x,y)，其四幅圖的光學表達式分別為：

其中A(x,y)為背景光強，B(x,y)為調(diào)制強度，T為條紋周期數(shù)。