本发明专利技术适用于机器视觉技术领域，提供了一种基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法及装置。所述方法包括：通过计算机控制两台投影仪分别从不同角度投影相同频率的条纹到被测物体的表面上；通过照相机拍摄所述两台投影仪投影的条纹图像；根据拍摄的所述条纹图像计算出各个角度条纹的相位图函数；通过空间相位展开方法对各个角度条纹的所述相位图函数进行相位展开；根据相位展开的结果进行数据融合，获得被测物体的三维形貌数据。通过本发明专利技术，可消除单角度测量带来的阴影区域并提高测量结果的信噪比。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器视觉
，尤其涉及基于双角度单频率条纹投影的三维形貌 测量方法及装置。
技术介绍
三维形貌测量技术已逐步成为信息技术发展的重要方向。由于具有较高的测量精 度，基于条纹投影的三维形貌测量技术在工业检测、机器人视觉、医疗、安保、文物保护等方 面已经取得了广泛应用。 基于条纹投影的三维形貌测量技术基本原理是将由计算机产生的正弦条纹信号 投影到待测量物体和参考平面表面，然后用照相机拍摄变形的条纹图像和参考条纹图像， 通过对条纹图像进行分析处理得到被测量物体的三维形貌数据。 然而，现有的条纹投影测量方法大多只适用单角度投影，但单角度投影产生的物 体表面阴影区域无法获得测量结果，影响到测量结果的可靠性。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术实施例提供一种基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法 及装置，以通过双角度的条纹投影，提高测量结果的可靠性。 第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量 方法，应用于包括两台投影仪、一台照相机以及一台计算机的系统，其中所述照相机的光轴 垂直于参考平面，两台投影仪的光轴与所述照相机的光轴处于同一平面且在所述照相机的 左右两侧与所述照相机的光轴呈相同夹角，所述方法包括： 通过所述计算机控制所述两台投影仪分别从不同角度投影相同频率的条纹到被 测物体的表面上； 通过所述照相机拍摄所述两台投影仪投影的条纹图像； 根据拍摄的所述条纹图像计算出各个角度条纹的相位图函数；通过空间相位展开方法对各个角度条纹的所述相位图函数进行相位展开； 根据相位展开的结果进行数据融合，获得被测物体的三维形貌数据。 第二方面，一种基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量装置，应用于包括两 台投影仪、一台照相机以及一台计算机的系统，其中所述照相机的光轴垂直于参考平面，两 台投影仪的光轴与所述照相机的光轴处于同一平面且在所述照相机的左右两侧与所述照 相机的光轴呈相同夹角，所述装置包括： 投影单元，用于通过所述计算机控制所述两台投影仪分别从不同角度投影相同频 率的条纹到被测物体的表面上； 拍摄单元，用于通过所述照相机拍摄所述两台投影仪投影的条纹图像； 计算单元，用于根据拍摄的所述条纹图像计算出各个角度条纹的相位图函数； 处理单元，用于通过空间相位展开方法对各个角度条纹的所述相位图函数进行相 位展开； 三维形貌数据获取单元，用于根据相位展开的结果进行数据融合，获得被测物体 的三维形貌数据。 本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是:本专利技术实施例采用双角度条纹 投影的方式，能够有效避免投影区域的死角，提高测量结果的可靠性。而且，对两个角度的 测量数据进行融合，可消除单角度测量带来的阴影区域并提高测量结果的信噪比，具有较 强的易用性和实用性。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些 附图获得其他的附图。 图1是现有技术提供的投影条纹测量的示意图； 图2是本专利技术实施例提供的基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法的实 现流程示意图； 图3是本专利技术实施例提供的双角度单频率条纹投影测量的示意图； 图4是本专利技术实施例提供的基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量装置的组 成结构示意图。【具体实施方式】 以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具 体细节，以便透切理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体 细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电 路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。 为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。 请参阅图1，图1是现有技术提供的投影条纹测量的示意图，其中包括一台投影仪， 一台照相机，当没有被测物体存在时，由投影仪产生的一路数字光在C点被参考平面反射到 照相机。而当参考平面被撤走时，相同的一路数字光在Η点经D点被反射到照相机。即对同一 路数字光，由于被测物体的存在，其在照相机中拍摄到的空间位置是有差异的，参考条纹的 结果r(x)=bo+bi cos(23TfQx+i]))(其中bo表示背景光的强度，bi表示投影条纹信号的强度，X 表示横坐标自变量，fo表示投影信号的空间频率，Φ表示初始相位)是由C点直接反射而来， 而变形条纹的结果d(x)=bo+b icos(23TfQx+i])+(i) (χ))(其中φ (X)表示基频成分变形条纹相 对于参考条纹的相移)是由Η点反射而来。因此照相机两次拍摄得到参考条纹和变形条纹之 间的绝对相位差，与C点和D点之间的绝对相位差等价。故对于D点来说，参考条纹和变形条 纹中第k阶谐波的绝对相位差△ ΦΚ?)可表示如下： ΔΦ, (D) = (I) "' (D)-<!>' (!.)) = 2π iJ'D (1) 其中扭表示C点和D点之间的空间位移差。从图1可知，do表示照相机出瞳到投影 仪出瞳的距离，Ιο表示参考平面到照相机出瞳的距离，当设备固定时dQ、lQ也是固定的。因此 C点和D点之间的距离取决于C点到参考平面的距离h(x)(即M)，即若斤确定，则h(x)也 可以确定。根据三角形EPHEC与CHD相似，可以得到： -^- = -^-- (2) 将⑵代入(3)，得到： = -；"ΑΦ|(Χ)- (3) L J ΔΦ1(Λ·)-2Λ·/〇?/? 从该表达式可以看出，若获得了 △ ΦΚχ)，则物体表面的高度数据就可以得到。基 于该理由，投影条纹形貌测量的关键是从r(x)和d(x)中恢复准确的△ ΦΚχ)。由于投影的 条纹通常有多个周期，恢复的过程一般分为两个步骤:第一步是应用相位移动等条纹分析 技术分别得到参考条纹和变形条纹的相位图，相位图取值的范围是(_\4,该过程称为投 影条纹分析;第二步是应用相位展开技术，把Φ; W和 <⑴恢复出来;第三步是通过参考平 面绝对相位和变形条纹绝对相位相减得到Α Φ^χ)，进而得到被测物体的表面三维数据。 然而，由于现有技术仅从一个角度投影条纹，将会不可避免地在被测量物体表面 产生阴影区域，导致所述阴影区域的三维表面数据信息无法提取，影响测量结果的可靠性。 基于此，本专利技术实施例提供了基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法的 实现流程(如图2所示），该方法可适用于包括两台投影仪、一台照相机以及一台计算机的系 统，其中所述照相机的光轴垂直于参考平面，两台投影仪的光轴与所述照相机的光轴处于 同一平面且在所述照相机的左右两侧与所述照相机的光轴呈相同夹角，优选的是，所述夹 角小于30度，两个角度投影图像的区域可重合。该方法主要包括以下步骤： 步骤S201，通过所述计算机控制所述两台投影仪分别从不同角度投影相同频率的 条纹到被测物体的表面上。 图3为本专利技术实施例提供的双角度单频率条纹投影测量的示意图，所述系统包括 两台投影仪，一台CCD照相机，一台计算机（图3未示出）。所述照相机光轴垂直于参考平面， 两台的投影仪光轴与照相机光轴处于同本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于双角度单频率条纹投影的三维形貌测量方法，其特征在于，应用于包括两台投影仪、一台照相机以及一台计算机的系统，其中所述照相机的光轴垂直于参考平面，两台投影仪的光轴与所述照相机的光轴处于同一平面且在所述照相机的左右两侧与所述照相机的光轴呈相同夹角，所述方法包括：通过所述计算机控制所述两台投影仪分别从不同角度投影相同频率的条纹到被测物体的表面上；通过所述照相机拍摄所述两台投影仪投影的条纹图像；根据拍摄的所述条纹图像计算出各个角度条纹的相位图函数；通过空间相位展开方法对各个角度条纹的所述相位图函数进行相位展开；根据相位展开的结果进行数据融合，获得被测物体的三维形貌数据。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程俊，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。