【技术实现步骤摘要】
一种基于多焦投影系统的大景深二值离焦三维测量方法
本专利技术属于光学测量
，具体涉及一种基于多焦投影系统的大景深三维测量方法，可以消除二值离焦技术中聚焦区的限制，从而有效实现测量景深的拓展。
技术介绍
基于二值离焦投影系统的结构光三维测量方法属于主动式光学测量技术，具有结构简单、测量方便、高速度、高精度等特点，在生物医学、工业测量、动力学、生物识别、虚拟现实以及文化遗产保护等各个领域都有广阔的应用前景。结合先进数字投影平台的二值离焦投影系统可以实现kHz级别的条纹投影与三维测量。这种方法通过将传统8位灰度条纹图案替换为1位二值图案，通过投影仪的离焦效应实现正弦条纹的生成，从而避开了传统方法中调制周期过长和投影帧率过低等问题，既突破了传统条纹投影方法中的速度瓶颈，又克服了其中的非线性伽马效应和精确时间同步要求的限制。然而，随着研究的不断深入，人们发现该方法也存在一个很大的缺陷：二值条纹只有在被适度离焦的时候才会具有很好的测量精度，而这对应的景深范围十分有限。而传统光学系统一般存在单一聚焦面，使得聚焦面前后景深范围内的两个适度离焦区被分隔开来。另外，在聚焦面的临...
【技术保护点】
1.基于多焦投影系统的大景深二值离焦三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、构建基于多焦投影的二值离焦条纹投影测量系统，简称多焦条纹投影系统；其中，多焦条纹投影系统主要包括投影单元、成像单元和柱透镜，通过引入柱透镜实现不同轴向二值条纹聚焦面的分离；步骤二、建立步骤一中多焦条纹投影系统的各向异性高斯滤波模型；步骤三、基于步骤二中的各向异性高斯滤波模型，采用二值条纹投影方法进行优化，克服二值条纹聚焦区失效，并根据优化后的条纹投影算法，生成并投影多幅相移二值条纹图案，获取不同方向的离焦的二值条纹图像序列In；步骤四、基于步骤三中的二值条纹图像序列In，分析计算其相位信息，...
【技术特征摘要】
1.基于多焦投影系统的大景深二值离焦三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、构建基于多焦投影的二值离焦条纹投影测量系统，简称多焦条纹投影系统；其中，多焦条纹投影系统主要包括投影单元、成像单元和柱透镜，通过引入柱透镜实现不同轴向二值条纹聚焦面的分离；步骤二、建立步骤一中多焦条纹投影系统的各向异性高斯滤波模型；步骤三、基于步骤二中的各向异性高斯滤波模型，采用二值条纹投影方法进行优化，克服二值条纹聚焦区失效，并根据优化后的条纹投影算法，生成并投影多幅相移二值条纹图案，获取不同方向的离焦的二值条纹图像序列In；步骤四、基于步骤三中的二值条纹图像序列In，分析计算其相位信息，并通过相位展开得到连续的绝对相位；步骤五，通过系统标定确定多焦条纹投影系统的系统参数，基于系统参数，恢复出被测物体的三维形貌。2.根据权利要求1所述的基于多焦投影系统的大景深二值离焦三维测量方法，其特征在于，所述多焦条纹投影系统包括投影单元、柱透镜和成像单元；其中，投影单元指普通数字投影仪，所述柱透镜放置在投影单元的投影光路上，且柱透镜绕Z轴旋转，其中Z轴为投影方向；所述柱透镜能够调制投影单元在X、Y轴正交方向上的聚焦面位置，在不同景深区域形成各向异性的高斯滤波模型，结合不同方向的二值条纹，实现大景深范围内的正弦条纹投影生成。3.根据权利要求1所述的基于多焦投影系统的大景深二值离焦三维测量方法，其特征在于，步骤二中，所述多焦条纹投影系统采用各向异性高斯滤波模型描述：当柱透镜绕Z轴旋转角度θ为0时，其各向异性低通滤波模型可描述为其中σx与σy分别代表X、Y轴方向的标准差，其中Z轴为投影方向，Y轴为竖直方向，X轴为水平方向；此时，滤波效应等效为X、Y轴两个一维高斯滤波器的合成；当柱透镜绕Z轴旋转θ，且θ≠0时，则各向异性滤波模型可以表达为如下形式，其中σu与σv分别代表U、V轴方向的标准差，其中Z轴为投影方向，Y轴为竖直方向，X轴为水平方向，U轴为柱透镜的轴向，V轴为柱透镜的径向；当θ为0时，U轴、V轴分别与X轴、Y轴重合。4.根据权利要求1所述的基于多焦投影系统的大景深二值离焦三维测量方法，其特征在于，步...
【专利技术属性】
技术研发人员：王亚军，罗斌，张婧，李大铭，王伟，
申请(专利权)人：武汉斌果科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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