[发明专利]一种采用双波长结构光测量物体轮廓的方法及装置

摘要

本发明涉及一种采用双波长结构光测量物体轮廓的方法及装置，属于光学测量技术领域。首先投影仪产生一束经正弦调制后的白光，将白光照射到待测物体上，光场被待测物体调制，照相机拍摄得到图像，使用自相关法计算上述图像上各像素点的相位差，以另一波长进行正弦调制，重复上述过程得到相位差，对两次正弦调制的波长进行组合，得到组合波长和组合相位差，然后计算各像素点的深度，根据设定的物体表面的连续性约束条件，对各像素点的深度进行解包络，得到物体实际三维形状。本发明的装置包括：投影仪、照相机和计算机。本发明的方法和装置，算法稳定性好，可以测量表面形状更加复杂的物体，测量精度高于已有技术。

主权项

1、一种采用双波长结构光测量物体轮廓的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)投影仪产生一束经正弦调制后的白光，该白光的亮度值为：${\mathrm{Iout}}_i(m,n,{\delta }_i)=\cos [\frac{m}{p}\times 2\pi +{\delta }_i],$ p1为正弦调制的波长，m，n为光场在参考平面上的坐标，δi为相移量，${\delta }_i\in (-\frac{\pi }{2},\frac{\pi }{2});$ (2)将上述白光照射到待测物体上，上述光场被待测物体调制，照相机拍摄得到的图像上各像素点的亮度值为：Ii(x，y，δi)＝a(x，y)+b(x，y)cos[(x，y)+δi]，其中x，y为上述拍摄得到的图像中各像素点的坐标，a(x，y)为图像上环境的背景光强，b(x，y)为被测物体表面的光学特征值，(x，y)为被测物体对照明光场调制后产生的相位差，δi为相移量，照相机与投影仪的连线与所述的参考平面平行；(3)使用自相关法计算上述图像上各像素点的相位差Δ1(x，y)＝(xA，y)-(xC，y)，其中xC为上述图像上各像素点在参考平面上经被测物体调制前的等效点的坐标，xA为上述图像上各像素点在参考平面上经被测物体调制后的等效点的坐标；(4)以p2为正弦调制的波长，重复步骤(1)(2)(3)，得到Δ2(x，y)，(5)对上述两次正弦调制的波长进行组合，得到组合波长为$p=\frac{p_1{p}_2}{p_1-p_2},$ 则组合后上述图像上各像素点的相位差为Δ(x，y)＝Δ2(x，y)-Δ1(x，y)；(6)根据上述计算得到的组合后的相位差，计算各像素点的深度其中L为投影仪和照相机与参考平面之间的距离，d为投影仪与照相机之间的距离，p为正弦调制的波长；(7)根据设定的物体表面的连续性约束条件，对上述各像素点的深度z进行解包络，得到物体实际三维形状。