基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法及系统，涉及工业环境的三维测量领域，该方法将被测目标的条纹图像按照相位差分为两组，并确定两组相移条纹图像的截断相位；根据两个截断相位的相位差确定对应的展开级数相位，并将两个展开级数相位与融合后的截断相位相结合得到被测目标的展开相位，根据展开相位确定被测目标的三维形貌；该方法利用不同截断相位的相位差得到展开级数相位，既可以得到高精度的展开相位，也不需要引入额外图像，使得检测效率得到提升。使得检测效率得到提升。使得检测效率得到提升。

【技术实现步骤摘要】
基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及工业环境的三维测量领域，具体为基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法及系统。

技术介绍

[0002]随着工业4.0的不断升级，采用条纹投影轮廓术进行物体的三维形貌测量，进而对产品的加工质量进行有效检测得到了越来越多的应用，三维形貌测量多采用时间相位展开法，例如：互补格雷码相位展开法、多频外差法。空间相位展开法，如：相位导数方差法。
[0003]互补格雷码相位展开法在检测过程中需要新增投影图像，然后根据获取的众多图像进行产品的三维形貌测量，由于处理新增图像增加了计算时间长，导致测量效率较低；三频外差法作为多频外差法中最常见的一种方法，在检测时需要3N幅相移条纹图像，也极大地影响了检测效率；另外，相位导数方差法常用于产品表面结构简单或者产品表面结构较为规整的产品，对于表面复杂的产品则测量精度较低，因此相位导数方差法是不能适用于复杂表面产品的测量。
[0004]针对上述问题，有必要设计一种测量方法，实现复杂形貌产品的快速精确测量。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法及系统，实现复杂形貌产品的快速精确测量。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法，包括以下步骤：
[0008]将被测目标的条纹图像根据相位差分为两组，确定两组相移条纹图像的截断相位并融合得到融合后的截断相位；
[0009]根据两个截断相位的相位差确定对应的展开级数相位；
[0010]将融合后截断相位与展开级数相位相结合得到被测目标的展开相位，根据展开相位确定被测目标的三维形貌。
[0011]进一步的优选方案，将被测目标的条纹图像按照相位差为分为两组，得到第一组条纹图像I1～I
N
‑1和第二组条纹图像I2～I
N
；
[0012]所述第一组条纹图像的截断相位的计算方法如下：
[0013][0014]所述第二组条纹图像的截断相位的计算方法如下：
[0015][0016]进一步的优选方案，所述展开级数相位的计算方法如下：
[0017]根据相位差的上升沿和下降沿并结合积分运算，得到对应的展开级数相位。
[0018]进一步的优选方案，获取相位差ψ
′
dif
的所有上升沿，并对所有上升沿沿x方向求积分运算，得到上升沿对应的展开级数相位
[0019]获取相位差ψ
′
dif
的所有下降沿，并对所有下降沿沿x方向求积分运算，得到下降沿对应的展开级数相位
[0020]进一步优选方案，所述不同截断相位融合方法如下：
[0021][0022]其中，为第一组条纹图像的截断相位，为第二组条纹图像的截断相位。
[0023]进一步的优选方案，所述展开相位的计算方法如下：
[0024]根据相位融合法得到融合后的截断相位、利用相位差的上升沿和下降沿求得的展开级数相位，两者结合确定被测目标展开相位。
[0025]进一步的优选方案，所述展开相位的计算表达式如下：
[0026][0027]进一步的优选方案，所述被测目标的三维形貌信息确定方法如下：
[0028]所述目标展开相位并结合相高法得到产品三维形貌信息。
[0029]本专利技术还提供了一种基于双N步相位展开法的三维形貌测量系统，包括，
[0030]截断相位模块，用于将被测目标的条纹图像根据相位差分为两组，确定两组相移条纹图像的截断相位并融合得到融合后的截断相位；
[0031]展开相位模块，用于根据两个截断相位的相位差确定对应的展开级数相位；
[0032]三维测量模块，用于将融合后截断相位与展开级数相位相结合得到被测目标的展
开相位，根据展开相位确定被测目标的三维形貌。
[0033]本专利技术还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法的步骤。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0035]本专利技术提出了一种基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法，首先获取不同组相移条纹图像的截断相位，然后从中得到相位差和融合后的截断相位，并将相位差转换为展开级数相位；最后，将融合后的截断相位与展开级数相位相结合得到展开相位。该方法利用不同截断相位的相位差得到展开级数相位，既可以得到高精度的展开相位，也不需要引入额外图像，使得检测效率得到提升。因此，检测精度高，检测效率高。
附图说明
[0036]图1为本专利技术基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法的流程图；
[0037]图2为本专利技术基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法的测量效果图。
具体实施方式
[0038]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0039]参阅图1，一种基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法，包括以下步骤：
[0040]步骤1、获取被测目标的条纹图像。
[0041]具体的，采用DLP投影仪将所有编码条纹图像依次投影到被测目标表面，然后用工业相机依次采集调制后的条纹图像I1～I
N
。
[0042]步骤2、将获取的条纹图像按相位差分为第一组条纹图像I1～I
N
‑1和第二组条纹图像I2～I
N
，相位差为
[0043]步骤3、根据相移法确定第一组条纹图像和第二组条纹图像对应的第一组截断相位和第二组截断相位
[0044]所述第一组条纹图像的截断相位的计算方法如下：
[0045][0046]所述第二组条纹图像的截断相位的计算方法如下：
[0047][0048]步骤4、确定第一组截断相位和第二组截断相位的相位差ψ
′
dif
。
[0049]将与求差即得到截断相位的相位差。
[0050]步骤5、根据相位差的上升沿和下降沿并结合积分运算，得到展开级数相位。
[0051]获取相位差ψ
′
dif
的所有上升沿，并对所有上升沿沿x方向求积分运算，得到上升沿对应的展开级数相位
[0052]获取相位差ψ
′
dif
的所有下降沿，并对所有下降沿沿x方向求积分运算，得到下降沿对应的展开级数相位
[0053]步骤6、将两个截断相位进行融合，得到融合后的截断相位融合方法如下：
[0054][0055]步骤7、根据融合后的截断相位、上升沿和下降沿对应的展开级数相位，确定被测目标展开相位，根据被测目标展开相位并结合相高法得到产品三维形貌信息。
[0056][0057]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法，其特征在于，包括以下步骤：将被测目标的条纹图像根据相位差分为两组，确定两组相移条纹图像的截断相位并融合得到融合后的截断相位；根据两个截断相位的相位差确定对应的展开级数相位；将融合后截断相位与展开级数相位相结合得到被测目标的展开相位，根据展开相位确定被测目标的三维形貌。2.根据权利要求1所述的一种基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法，其特征在于，将被测目标的条纹图像按照相位差为分为两组，并分别计算两组条纹图像的截断相位。3.根据权利要求1所述的一种基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法，其特征在于，所述展开级数相位的计算方法如下：根据相位差的上升沿和下降沿并结合积分运算，得到对应的展开级数相位。4.根据权利要求3所述的一种基于双N步相位展开法的三维形貌测量方法，其特征在于，获取相位差ψ
′
dif
的所有上升沿，并对所有上升沿沿x方向求积分运算，得到上升沿对应的展开级数相位获取相位差ψ
′
dif
的所有下降沿，并对所有下降沿沿x方向求积分运算，得到下降沿对应的展开级数相位5.根据权利要求1所述的一种基于双N步相位展开法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨延西，韩叔桓，赵许博，邓毅，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：