【技术实现步骤摘要】
基于光栅投影三维成像的多光谱三维形貌测量方法及装置
本专利技术涉及一种基于光栅投影三维成像的多光谱三维形貌测量方法及装置，属于无损检测(NondestructiveTesting，NDT)
技术介绍
材料健康监测技术的概念主要来源于仿生学理论，该项技术主要是采用某一种技术手段针对系统的结构进行监测，通过相关数据的分析诊断系统发生的某种形式的变化，并分析变化是会否影响系统的正常工作，同时针对系统提出相关的建议。较为理想的结构健康监测系统能够在系统的结构件发生变化的初期就能发现问题，并且准确判断出相关问题或者损伤的位置以及问题或者损伤的严重程度，同时针对结构件损伤针对系统安全性的影响进行分析，预测损伤结构件的最长使用周期。而光学三维形貌检测是材料损伤检测的重要一环，主要用于分析、检测材料表面深度分布、孔隙率、应变分布等信息。但现有三维形貌测量技术存在诸多不足，激光扫描类技术设备复杂且对被测物体有损伤；传统三坐标测量仪属于接触式测量，测量速度慢，适用场景有限；共焦测量技术需要在共焦面上逐层扫描，测量速度慢，机械振...
【技术保护点】
1.一种基于光栅投影三维成像的多光谱三维形貌测量方法及装置，其特征在于,该方法包括以下步骤：/n(1)搭建一个由信号处理器、光谱分析仪、多光谱图像采集仪和多光谱投影仪组成的多光谱结构光测量系统，将待测物体置于多光谱投影仪、多光谱图像采集仪和光谱分析仪的重叠视区内，分别对多光谱投影仪、多光谱图像采集仪进行标定，得到多光谱投影仪、多光谱图像采集仪的内部参数、外部参数及畸变系数，组成多光谱图像采集仪的内参矩阵A
【技术特征摘要】
1.一种基于光栅投影三维成像的多光谱三维形貌测量方法及装置，其特征在于,该方法包括以下步骤：
(1)搭建一个由信号处理器、光谱分析仪、多光谱图像采集仪和多光谱投影仪组成的多光谱结构光测量系统，将待测物体置于多光谱投影仪、多光谱图像采集仪和光谱分析仪的重叠视区内，分别对多光谱投影仪、多光谱图像采集仪进行标定，得到多光谱投影仪、多光谱图像采集仪的内部参数、外部参数及畸变系数，组成多光谱图像采集仪的内参矩阵A1、A2、多光谱图像采集仪的外参矩阵A3和待测物体表面上任意点在像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系和世界坐标系中的变换关系如下：
其中，Zc为待测物体表面上任意点在相机坐标系下的Z轴坐标，(u,v)表示待测物体表面上任意点在像素坐标系中的坐标，sx'、sy'分别为多光谱图像采集仪的单个像元在图像坐标系中的横轴和纵轴方向的长度，cx”、cy”为多光谱图像采集仪在像素坐标系中的主点坐标，即多光谱图像采集仪中的相机的光轴和像平面交点的像素坐标，f为多光谱图像采集仪中相机的焦距，对于待测物体表面上任意点的三维坐标(X,Y,Z)，下标c表示该点在相机坐标系中的坐标，下标w表示该点在世界坐标系中的坐标，下标p表示该点在投影仪坐标系中的坐标，A1为从图像坐标系变换到像素坐标系的坐标转换矩阵，A2为从相机坐标系变换到图像坐标系的坐标转换矩阵，A3为从世界坐标系变换到相机坐标系的坐标转换矩阵，R和T分别为从世界坐标系到相机坐标系的旋转矩阵和平移矩阵，上标T表示矩阵转置，将A1、A2称为多光谱图像采集仪的内部参数矩阵，A3称为相机的外部参数矩阵；
(2)光谱分析仪采集待测物体在自然光下的多个区域的发射光谱曲线，并将采集得到的多个发射光谱曲线发送至信号处理器，信号处理器从接收的多个发射光谱曲线中分别提取各发射光谱的峰值波段，得到由多个峰值波段组成的峰值波段集，将该峰值波段集记为待测量光谱集S，按区域面积大小对待测量光谱集S中的各待测量光谱从大到小进行排序，得到S＝{s1,s2,s3,…}；
(3)按顺序从待测量光谱集S选择一个待测量光谱，将该待测量光谱作为多光谱图像采集仪中滤光装置的光谱透过波段和多光谱投影仪的投影波段，利用四步相移法，多光谱投影仪利用该投影波段向待测物体投影光栅图像，该光栅图像灰度的表达式为：
In(x,y)＝m(x,y)+n(x,y)cos[φ(x,y)+δn]
其中，In(x,y)为第n幅光栅图的灰度图像，n＝0,1,2,3，m(x,y)为投影时背景光强，n(x,y)为光栅图像的条纹调制强度，φ(x,y)为相位主值，δn为第n幅光栅图像的相移，δn＝πn/2；
(4)多光谱图像采集仪中的相机分别拍摄四幅由待测物体的高度对光栅条纹进行调制的光栅投影图像Inc(x,y)，n＝0,1,2,3，根据该四幅光栅投影图像，通过下式计算得到步骤(3)的待测物体表面上任意点的相位...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏溉，张松，郑丽丽，张辉，张宇鹏，赵雄涛，
申请(专利权)人：清华大学，中国航天科工飞航技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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