[发明专利]一种自标定阴影莫尔三维轮廓测量方法

权利要求书

1.一种自标定阴影莫尔三维轮廓测量方法，其特征在于:依次包括下述步骤：

第一步：将被测物体置于测量空间，开启光源，并使用摄像机记录产生的条纹图；

第二步：运用精密位移台以预定义的距离等步长移动光栅两次，并记录每次移动后产生的条纹图；

第三步：对采集的条纹图进行预处理：运用条纹降噪的方法去除图像中的高频噪音信号；

第四步：对条纹图信号的相位进行解调处理：

设A(x,y)为背景，B(x,y)为调制项，φ(x,y)为相位，δ为相移，n为时域条纹序号，则摄取的条纹图光强分别可表述为：

I_n(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)cos[φ(x,y)+nδ],(n＝0,1,2) (1)

为了表述清晰，下面的推导过程省略坐标项(x,y)；

首先应用运用条纹互减去除背景项，得到的新条纹表述为：

进一步对新条纹进行加、减运算得：

显然(3)式振幅不等，因此对其进行正则化，并约掉常数项得：

式中代表了矩阵范数运算，其中，m、n为条纹图大小；采集的条纹图中条纹数目大于1，根据三角函数积分计算特点知，上述矩阵范数近似相等,因此可得：

进而，得：

θ＝φ+δ/2＝arctan(I_N1/I_N0) (6)

将(6)式带入(3)式，得：

δ＝arctan[I_s·tan(I_N1/I_N0)/I_a] (7)

因此得测量相位为：

φ＝θ-δ (8)

第五步：运用去包裹方法对第四步得到的测量相位进行相位展开；

第六步：根据解算的相位和测量灵敏度利用下式进行相位-高度映射，完成本次测量任务；

设测量系统灵敏度为s,根据阴影莫尔相位-高度映射关系得：

上式中参数分别表示：l为光源-CCD平面与参考光栅的距离、d为光源与CCD的距离、△l为相移时光栅移动距离和p光栅常数。

2.根据权利要求1所述的自标定阴影莫尔三维轮廓测量方法，其特征在于:所述测量方法的第二步中所说的预定距离为0.001mm。