[发明专利]基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法及设备

权利要求书

1.一种基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法，其特征在于，包括：步骤1：调整相机和投影仪至预定位置并固定，使投影仪光轴尽量处在视场中心位置，搭建平台由CCD相机、DLP投影仪、服务器和被检测零件构成；步骤2：由计算机生成一幅灰度图和24幅正弦条纹图，通过投影仪投射至均质白板表面，并由CCD相机采集灰度图和正弦条纹图案；步骤3：对采集的图像序列进行处理，对投影靶面范围内各像素点的相位主值误差进行标定，计算出一个周期内的相位误差；步骤4：根据相机采集的灰度图和条纹图，对投影靶面内靠近靶心的某一行每隔50个像素点取一点，对所述一点的伽马值和灰度值进行求取结果；步骤5：根据像素点伽马值与相位误差之间关系以及伽马值与采集灰度值之间的关系建立区域分割算法，完成投影靶面的区域分割；步骤6：根据概率分布函数建立分区域校正模型进行不同区域的预编码伽马值的计算；步骤7：在计算出各分区域的伽马值之后，需要在投影仪投影前对系统的伽马值进行一个预校正，进行相机投影仪的坐标匹配，将相机像平面坐标系下的分区像素簇映射至投影仪像素坐标系上；步骤8：将不同区域的预编码伽马值生成最终的投影条纹图；采用无任何补偿以及不同的补偿方法对标准白板投射条纹图，并通过相机进行采集；步骤9：对图像的绝对相位的进行测量。

2.根据权利要求1所述的基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法，其特征在于，所述正弦条纹图案，包括：

其中,a(x,y)为背景光强，b(x,y)为调制光强，为包裹相位，δ_n＝2πn/N为N步相移法的相移量，n取值从0到N-1,I_n(x,y)为正弦条纹图案。

3.根据权利要求2所述的基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法，其特征在于，所述计算出一个周期内的相位误差，包括：

其中，为相位误差，为测量相位，为理想相位。

4.根据权利要求3所述的基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法，其特征在于，所述对所述一点的伽马值和灰度值进行求取结果，包括：

I_n^c(x,y)＝r(x,y)I^γ_n(x,y)+I₀

其中，I_n^c(x,y)为相机采集灰度值，I^γ_n(x,y)为投影灰度值，r(x,y)为物体表面像素点的反射率，I₀为环境光强，γ为系统伽马值。

5.根据权利要求4所述的基于概率分布函数的分区域相位误差补偿方法，其特征在于，步骤5的具体步骤包括：

步骤5.1：条纹图案被系统产生的伽马值扭曲，使之产生高次谐波效应；

其中，A为直流分量，B_k为第k阶谐波系数；

步骤5.2：获取相位误差在N次谐波下求解得到：

步骤5.3：B₁大于0，采用B₁对等式进行归一化处理，则可将相位误差模型表示为：

其中，G_mN-1、G_mN+1为与γ值有关的多项式系数，m为常数；

步骤5.4：G_k与伽马值推导出关系为则得到相位误差与系统伽马值的关系为：

步骤5.5：对I_n^c(x,y)＝r(x,y)I^γ_n(x,y)+I₀两边同时求导可得：

ΔI_n^c＝k ln I_n^p(I_n^p)^Δγ

步骤5.6：当伽马值变化为0.02时，相应的灰度值最大改变量为20，并得出此时相应相位误差最大值的改变量为0.01。