[发明专利]一种三维测量系统及方法

权利要求书

1.一种三维测量系统，其特征在于，包括：

双目相机：其功能为采用二维标定靶对其进行标定，得到相机之间的空间外参数及两个相机各自的内参数，从而为三维重构提供必要的参数；

光栅干涉投影装置：用以将光影投射到光栅上产生干涉条纹后投射于被测物；

所述光栅干涉投影装置包括激光器、第一分光镜、第二分光镜、光栅、两个透镜组成的透镜组、第一棱镜、第二棱镜、第一反射镜及第二反射镜；激光器通过分光镜被分为两路，经过光栅后分别经过两个透镜投射于第一棱镜、第二棱镜后相干涉形成干涉条纹，然后投射到第一反射镜后，经过反射后再投射到第二反射镜，再次反射后投射到被测的部件上。

2.一种三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，采用二维标定靶标定方法对双目相机进行标定；

S2，光栅干涉投影装置的使用；

S3，非简单正弦周期条纹相位解包裹算法的处理；

S4，建立立体视觉共线方程，解算三维坐标值；

S5，无特征点的三维图像拼接处理。

3.根据权利要求2所述的三维测量方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：采用经典的基于平面靶标的二维标定靶标定方法对双目相机进行标定，采用圆点形替代传统的角点形标定板以提高标定精度，通过多次实验给出统计的标定参数；得到相机之间的空间外参数及两个相机各自的内参数，从而为三维重构提供必要的参数；双目相机系统设计采用可调节视场大小的机械结构，从而使得双目相机达到最佳的视场重合。

4.根据权利要求2所述的三维测量方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：所述光栅干涉投影装置将激光器产生的光束经分光镜后分成了同频的光波，然后分别经过起偏器后投射到光栅上产生高精度的光学细分；所述光栅干涉投影装置投射一定光栅图像到被测部件表面上，光栅将被测部件的外形调制而得到相位移动的光栅图像；为了克服这两路信号中普遍存在的非正交误差、不等幅误差和直流电平漂移误差影响测量结果的精度的问题，以Heydemann模型为基础做误差修正，设计核心的电路补偿模块，对此三种误差进行动态补偿，进而实现高精度微米级干涉波，产生纳米级光学细分。

5.根据权利要求2所述的三维测量方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：为了达到更高的测量精度及实现高抗噪性，采用光栅干涉投影装置产生条纹，该条纹不具备简单正弦波的特性，因此为了实现相位解包裹功能，采用基于傅立叶公式的多级任意周期波解包裹算法，解决当前受正弦波限制的问题，从而解算图像的相位，进而实现图像间的匹配。

6.根据权利要求2所述的三维测量方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：针对现有的三维图像拼接方法存在的借助人工标志点及运算量大的问题，采用新的三维图形拼接算法，该算法以虚拟标志点为原始点，以方向矢量为搜索要素，不需要传统的人工贴点，利用三维图像自身的图像特征，实现非接触的无特征点的三维图像拼接，形成完成的三维图，实现三维重构，提高搜索的速度与准确性。