一种基于几何约束与光度信息的绝对相位展开方法技术

本发明专利技术公开了一种基于几何约束与光度信息的绝对相位展开方法，该方法可以在不需要额外的图像采集或其他相机的条件下，测量具有较大深度范围的物体。该方法在被测物体的背后设置虚拟的参考平面，并以该参考平面的绝对相位为参考获得物体初始的绝对相位；检测初始绝对相位中相位的不连续处，将其作为边界连接起来，从而将物体分割成各个独立的区域；将投影仪作为一个点光源，根据朗伯的余弦定律，依次为每个区域生成其在空间中不同相域2π区间的模拟图像；通过比较这些模拟图像与调制图像的相似度来确定该区域所对应的相域2π区间，最终获得物体的整个绝对相位图。终获得物体的整个绝对相位图。终获得物体的整个绝对相位图。

【技术实现步骤摘要】
一种基于几何约束与光度信息的绝对相位展开方法


[0001]本专利技术涉及一种基于几何约束与光度信息的绝对相位展开方法，属于光学三维测量


技术介绍

[0002]条纹投影轮廓术是结构光视觉测量中一种被广泛研究和应用的光学三维形状测量技术。它使用投影仪将结构化的图案(通常是正弦条纹)投射被测物体上，再有相机来捕捉变形图案，通过非接触式的方法计算出物体表面的三维形貌，具有测速快，精度高得优势。条纹投影轮廓术通常使用从条纹图案中提取的相位信息，在相机和投影仪之间中建立像素级的对应关系，或者直接建立相位
‑
高度映射。其中，相位的获得方法主要有两种：相移和傅里叶变换。两者均使用切线函数，因此获得的相位被包裹在[
‑
π,π)的范围内。然而在进行高精度测量时，往往需要投影高频的正弦条纹，其包裹相位与所需的绝对相位将相差2π的整数倍。这个倍数通常称为条纹阶次，所以需要进行相位展开来确定每个像素的条纹阶次，以消除包裹相位中的周期性模糊。
[0003]相位展开通常可以分为空域相位展开和时域相位展开两大类。空域相位展本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于几何约束与光度信息的绝对相位展开方法，其特征在于，该方法在无需额外投射图案或者其他硬件的条件，仅利用结构光系统中的几何约束和光度信息实现绝对相位的直接展开，包括以下步骤：步骤1：根据N步相移法，将一组相移正弦条纹有投影仪投射到被测物体上，同时由相机捕获采集变形的条纹图案，并由以下公式求得物体的包裹相位φ和调制度B：捕获采集变形的条纹图案，并由以下公式求得物体的包裹相位φ和调制度B：其中，(u
c
,v
c
)表示对应的相机像素，n表示相移条纹的序号，I表示条纹图案；步骤2：以相机坐标系为世界坐标系，假设在待测物的背后设置一个虚拟的参考平面z＝z0，并依据标定获得的相机和投影仪的投影矩阵P
c
,P
p
参考平面的绝对相位Φ
z
；对于相机的每一个像素，Φ
z
(u
c
,v
c
)＝2π
·
u
p
/M，其中u
p
为相机像素(u
c
,v
c
)的投影仪DMD对应点的横坐标，M是相移条纹中一个周期的正弦信号所占的DMD像素数；而由投影方程联立求得：其中，(x,y,z0)为参考平面的空间点坐标，其在相机和投影仪内的投影像素坐标分别为像素(u
c
,v
c
)和(u
p
,v
p
)，s
c
,s
p
为尺度因子；步骤3：以参考平面的绝对相位Φ
z
为参照，将物体的包裹相位与其对比，逐像素的求解出初始的条纹阶次k(u
c
,v
c
)：并由每个像素的阶次获得物体初始的绝对相位：Φ0(u
...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞健，达飞鹏，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：