[发明专利]一种交叉光轴光栅投影测量仿真系统及其实现方法

摘要

本发明公开了一种交叉光轴光栅投影测量仿真系统(所谓交叉光轴是该系统中投影机光轴和照相机光轴的相互位置是交叉的，克服了现有仿真系统中两光轴必须相交于一点的缺点)，以windows系统为开发平台，通过逆光线追迹法，运用计算机编程语言，通过编写光栅投影模块、模拟被测物体和工作台模块、图像采集模块，实现具有高精度的光栅投影测量仿真系统。该仿真系统不需要投影机光轴和照相机光轴相交于一点，能够实现交叉光轴式光栅投影测量系统的仿真。该系统能够仿真出物体在测量过程中阴影区域出现的位置，并且对物体表面上阴影区域的判别和工作台上阴影区域的判别应用了不同的判别方法，提高了阴影区域判别的精度和判别速度。

主权项

1.一种交叉光轴光栅投影测量仿真系统的解算方法，其特征在于：包括如下具体步骤：Step1、计算与CCD阵列中E点相对应的D点的坐标,其中：E点为CCD象元中心，C点是相机透镜的中心，参考平面R₁R₂R₃R₄是工作台模块在世界坐标系下的平面，D点为线段EC的延长线与参考平面R₁R₂R₃R₄的交点；Step2、计算直线CD与物体表面的交点A的坐标；Step3、对求出的A点、D点的坐标进行从世界坐标系到投影机坐标系中的变换，得到投影机坐标系中的A'、D'点坐标；Step4、根据求出的A'、D'点坐标，在投影机坐标系下计算直线PA'与投影机参考面的交点B'的x'坐标及直线PD'与投影机参考平面的交点W'的x'坐标；其中，P点是投影机的透镜中心；Step5、根据Step4中的B'、W'的x'坐标计算CCD阵列上与A点、D点所对应的像素的强度值；Step6、运用向量法判断物体表面上出现阴影的区域；Step7、运用交点个数法判断平面R₁R₂R₃R₄上阴影出现的区域；所述的交叉光轴光栅投影测量仿真系统的解算方法使用的交叉光轴光栅投影测量仿真系统为：所谓交叉光轴是该系统中投影机光轴和照相机光轴的交叉,以windows系统为开发平台，通过逆光线追迹法，运用计算机编程语言，编写光栅投影模块‑Projecter、模拟被测物体‑Object和工作台模块‑平面R₁R₂R₃R₄、图像采集模块‑Camera，实现具有光栅投影测量系统的仿真模型,其中模拟的投影机和照相机的光轴无交点,所述光栅投影模块用于模拟投影机生成光栅条纹图像，设置光栅调制频率和初始相位，从而将光栅条纹图像投射到被测物体表面；所述被测物体和工作台模块用于仿真将要被测量的物体和物体所在的实验台；所述的图像采集模块用于模拟照相机采集调制过的光栅条纹，模拟光栅投影到物体表面后，光栅条纹会受到物体表面的调制，从而产生形变，通过模拟工业照相机采集形变光栅条纹图像。