【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高动态范围三维测量领域，具体涉及一种基于增强傅里叶-希尔伯特变换的三维测量方法。
技术介绍
1、光学三维测量技术由于其高速、高精度、非接触等优点，在缺陷检测、在线测量、人脸识别等领域有着广泛的应用。由被测物体、投影仪、工业相机以及计算机组成的三角结构称为结构光三维测量系统。结构光三维测量系统如图1所示。
2、基于傅里叶-希尔伯特变换(fht)的高动态范围测量方法与传统相移法不同。它需要先对采集的条纹图进行傅里叶变换，利用低通滤波器滤除高次谐波信号。再对滤波后的傅里叶变换条纹图进行希尔伯特变换，获得具有π/2相移的条纹图，对原相位进行相位补偿，从而有效解决传统相移法中存在过饱和相位误差的问题。
3、在测量不均匀反射率表面物体上，基于傅里叶-希尔伯特变换(fht)的高动态范围三维测量方法的测量精度受限，且在条纹相邻的边界仍然残留部分相位误差。因此提出一种基于增强傅里叶-希尔伯特变换(efht)的高动态范围三维测量方法。
技术实现思路
1、本专利技术解决现有傅里叶-希尔伯特变换存在非均匀反射率误差和相移误差的问题，本专利技术提出了一种基于增强傅里叶-希尔伯特变换的三维测量方法，能够有效抑制物体表面反射率对相位精度的影响，减少相位相邻边界处残留的相位误差，大大提高测量精度。
2、为了实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于增强傅里叶-希尔伯特变换的三维测量方法，包括以下步骤：
3、步骤1)根据测量对象搭建对应的测量
4、步骤2)用投影仪将单色的相移条纹图投影到物体上，用相机采集到对应的相移条纹图；
5、步骤3)将采集的相移条纹图按照背景归一化算法生成归一化条纹图；对归一化条纹图做傅里叶变换滤除高频谐波信号获得傅里叶变换条纹图；对傅里叶变换条纹图进行希尔伯特变换获得希尔伯特变换条纹图；
6、步骤4)利用傅里叶变换条纹图与希尔伯特变换条纹图分别计算傅里叶变换截断相位与希尔伯特变换截断相位；通过对傅里叶变换截断相位与希尔伯特变换截断相位取平均，计算平均截断相位；然后根据相位自校正算法对平均截断相位进行相移误差校正；再根据多频相位展开算法得到连续相位；最后根据公式(1)得到物体高度信息，
7、
8、其中h为被测物体高度，δφ为物体表面图像和参考平面图像对应的连续相位差，a，b，c为系统标定参数。
9、进一步的，所述步骤3)中背景归一化条纹图的计算公式为：
10、
11、其中，为归一化条纹图，为采集的相位条纹图，ibg为背景光强。
12、进一步的，所述步骤3)中傅里叶变换条纹图的计算公式如下：
13、
14、其中为傅里叶变换条纹图，filter[]是低通滤波器，ft()和ift{}分别代表傅里叶变换和逆傅里叶变换，real{}表示取实数部分；
15、希尔伯特变换条纹图的计算公式如下
16、(4)
17、其中为希尔伯特变换条纹图，ht()为希尔伯特变换。
18、进一步的，所述步骤4)中傅里叶变换截断相位的计算公式为：
19、
20、其中，n为条纹图的相移步长；
21、希尔伯特变换截断相位的计算公式为：
22、
23、平均截断相位的计算公式为：
24、
25、进一步的，所述步骤4)中相位自校正算法具体过程为：
26、先根据公式(8)计算傅里叶变换相位和希尔伯特变换相位的差值，然后根据公式(9)对平均截断相位进行校正，获得最终的校正后的截断相位；
27、
28、其中，为校正后的截断相位，th1为阈值。
29、进一步的，所述投影仪为dlp科研投影仪，所述相机为cmos工业相机。
30、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术在获得傅里叶变换条纹图之前，先利用背景归一化方法对采集的相移条纹图进行归一化处理，有效抑制物体表面反射率对相位精度的影响，从而能够有效测量表面反射率不均匀的物体。
31、2、本专利技术通过适当的阈值来识别存在相移误差的像素点位置，并通过对该点的相位加或者减π，对原相位进行校正，从而能够有效解决相位相邻边界处残留的相位误差导致的相位失真问题，大大提高测量精度。
32、3、本专利技术方法能够减少所需的图像数量，有效减少测量时间，提高测量效率。
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1.基于增强傅里叶-希尔伯特变换的三维测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于增强傅里叶-希尔伯特变换的三维测量方法，其特征在于：所述步骤3)中背景归一化条纹图的计算公式为：
3.根据权利要求2所述的基于增强傅里叶-希尔伯特变换的三维测量方法，其特征在于：所述步骤3)中傅里叶变换条纹图的计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的基于增强傅里叶-希尔伯特变换的三维测量方法，其特征在于：所述步骤4)中傅里叶变换截断相位的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的基于增强傅里叶-希尔伯特变换的三维测量方法，其特征在于：所述步骤4)中相位自校正算法具体过程为：
6.根据权利要求1所述的基于增强傅里叶-希尔伯特变换的三维测量方法，其特征在于：所述投影仪为DLP科研投影仪，所述相机为CMOS工业相机。
【技术特征摘要】
1.基于增强傅里叶-希尔伯特变换的三维测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于增强傅里叶-希尔伯特变换的三维测量方法，其特征在于：所述步骤3)中背景归一化条纹图的计算公式为：
3.根据权利要求2所述的基于增强傅里叶-希尔伯特变换的三维测量方法，其特征在于：所述步骤3)中傅里叶变换条纹图的计算公式如下：
4.根据权利要求1所述的...
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