[发明专利]一种连续扫描的结构光三维面形垂直测量方法

摘要

本发明是一种采用连续扫描方式的结构光三维面形垂直测量方法。在结构光投影装置的像面沿垂直方向连续扫描被测物体的同时，将N帧（N≧3）N步相移的正弦光栅依次循环成像在被测物体上，CCD相机通过一个半透半反镜从同一个方向同步获取受到物体高度调制的正弦光栅图像。对采集的图片集逐个像素点沿时间轴进行傅里叶变换处理或者对连续N帧（N≧3）相移正弦光栅像的图片采用N步相移算法，从而得到正弦光栅像在物体表面的调制度分布。利用事先标定所得的调制度值和高度的对应关系重建物体三维面形。本发明不仅具有垂直测量的特点，同时还具有三维面形高精度测量的特点。

主权项

一种采用连续扫描方式的结构光三维面形垂直测量方法，其特征在于：结构光投影装置中正弦光栅的像面沿垂直方向连续扫描被测物体，同时将N帧N步相移的正弦光栅依次循环成像在被测物体上，CCD相机通过一个半透半反镜实现与投影光轴同轴，并同步获取受物体高度调制的正弦光栅图像；实现正弦光栅的像面沿垂直方向连续扫描被测物体，采用整体移动投影装置，或连续改变投影镜头焦距，或对投影镜头连续调焦的方法，使正弦光栅的像面沿光轴方向连续扫描被测物体，同时将投影在物面上的正弦光栅同步依次循环移动N分之一个周期，使N帧相移的正弦光栅依次循环成像在被测物体上；实现正弦光栅的像面沿垂直方向连续扫描被测物体，或采用移动投影装置物面上的正弦光栅，该正弦光栅平面垂直于投影系统光轴，但移动方向与光栅平面有一个小的角度，在移动正弦光栅的过程中，正弦光栅的像面沿光轴方向连续扫描被测物体，同时又实现正弦光栅的相移，即使N帧相移的正弦光栅依次循环成像在被测物体上；对采集到光栅像集利用傅里叶变换的方法逐个像素点沿时间轴进行处理提取调制度的分布；或者利用相邻的N帧条纹图采用N步相移算法计算调制度值，再利用事先标定所得的调制度值和高度的对应关系重建物体三维面形；采用依次循环投影N步相移正弦光栅实现高精度三维面形测量的方法，任意连续的N帧条纹图两两之间具有2π/N相位差的关系，该方法只需进行一次扫描测量并同时采用傅里叶变换的方法和N步相移算法获取调制度信息；对采集到图片集利用傅里叶变换的方法逐个像素点沿时间轴进行处理提取调制度的分布，有效避免同一帧条纹图中的各个像素点之间的相互影响，同时也避免单独对每一帧条纹图进行傅里叶变换处理获取调制度分布所出现细节丢失的现象；利用相邻N帧条纹图采用N步相移算法计算调制度值，连续进行光栅投影和图片采集，缩短了用于光栅投影和图像采集的时间，减少了图片采集的数量，同时还保证了三维面形测量的精度；其中，N≧3。