【摘要】 一种新的基于三色光栅投影的傅里叶变换三维测量法。其主要目的在于精确得求解出光栅图像的相位分布，由相位分布得到物体的三维形貌信息。其实现步骤为：投影光栅中的RG分量的灰度值设置为两种不同频率的正弦变化规律，B分量设置为R或G分量的平均值，形成一幅彩色光栅图像投影到被测物体上。将采集到的彩色变形光栅图像的3种分量分离，对分离后的3幅灰度图像进行处理，同时可以在采用傅里叶变换法求取相对相位时抑制背景分量和高频噪声，在相位展开时用两种频率下的相对相位值进行比较校正，达到精确求取含有高度信息的绝对相位的目的。整个测量过程只需投射一幅光栅图像，实时性较好。 【专利类型】发明申请 【申请人】东南大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】210096 江苏省南京市四牌楼2号 【申请人地区】中国 【申请人城市】南京市 【申请人区县】玄武区 【申请号】CN201010290225.7 【申请日】2010-09-21 【申请年份】2010 【公开公告号】CN101986098A 【公开公告日】2011-03-16 【公开公告年份】2011 【授权公告号】CN101986098B 【授权公告日】2012-02-22 【授权公告年份】2012.0 【IPC分类号】G01B11/25 【发明人】达飞鹏; 黄昊 【主权项内容】1.一种基于三色光栅投影和傅里叶变换的三维形貌测量法，其特征在于，具体步骤如下： 步骤1：设计一幅彩色投影光栅图像，并将光栅图像投影到待测物体表面，所述彩色投影光栅图像设置如下： f(m，n)＝ar+brcos(2πf0m)+ag+bgcos(4πf0m)+ab 其中，ar、ag为R，G分量的背景光强，br、bg为R，G分量的反射率，ab设置为R，G两分量的背景光强的平均值，f0是R分量正弦条纹的频率，(m，n)表示光栅图像的二维坐标，G分量正弦条纹的频率是R分量正弦条纹的2倍， 步骤2：使用彩色CCD对待测物体表面进行拍摄，得到一幅变形光栅条纹图像： g(x，y)＝rr(x，y)[ar+brcos(2πf0x+φ1(x，y))]+ ag(x，y)[ag+bgcos(4πf0x+φ2(x，y))]+rb(x，y)ab 其中，rr(x，y)、rb(x，y)、rg(x，y)是物体对不同颜色光的反射率，反射率为常数，φ1(x，y)、φ2(x，y)是待求的低频和高频的相位分布，(x，y)表示变形光栅条纹图像的二维坐标， 步骤3：从变形光栅条纹图像中分离得到的彩色图像的R、G、B分量，并从R、G分量灰度图中去除背景分量，得到去除背景分量后的R分量低频标准灰度图R1(x，y)、去除背景分量后的G分量高频标准灰度图G1(x，y)， 步骤4：对R分量低频标准灰度图R1(x，y)、G分量高频标准灰度图G1(x，y)做傅里叶变换，分别得到R分量的相对相位分布和G分量的相对相位分布， 对去除背景分量后的R分量低频标准灰度图R1(x，y)做傅里叶变换，得到R分量的相对相位分布的过程如下： 步骤4.1.1：将R1(x，y)表示成指数形式： 其中，当n＝0时，An＝0， 表示虚数单位， 步骤4.1.2：视y为常数，采用1维快速傅里叶变换算法对低频标准灰度图R1(x，y)的每行进行傅里叶变换，变换过程为： 得到频域的表达式为： 其中，Qn(f-nf0，y)是Anrr(x，y)exp[inφ1(x，y)]相应的在频域的表达式，f表示频域的变量， 步骤4.1.3：对Qn(f-nf0，y)进行滤波并提取出Q1(f-f0，y)，再对Q1(f-f0，y)进行逆傅里叶变换，得到含有相位信息的A1rr(x，y)exp[iφ1(x，y)]，计算A1rr(x，y)exp[iφ1(x，y)]的角度值即可得到含有物体高度信息的R分量相对相位值φ1(x，y)，得到的相位值是介于0-2π之间； 对去除背景分量后的G分量高频标准灰度图G1(x，y)做傅里叶变换，得到G分量的相对相位分布的过程如下： 步骤4.2.1：将G1(x，y)表示成指数形式： 其中，当n＝0时，Bn＝0， 表示虚数单位， 步骤4.2.2：视y为常数，采用1维快速傅里叶变换算法对低频标准灰度图R1(x，y)的每行进行傅里叶变换，变换过程为： 得到频域的表达式为： 其中，Pn(f-nf0，y)是Bnrg(x，y)exp[inφ1(x，y)]相应的在频域的表达式，f表示频域的变量， 步骤4.2.3：对Pn(f-nf0，y)进行滤波并提取出P1(f-f0，y)，再对P1(f-f0，y)进行逆傅里叶变换，得到含有相位信息的B1rg(x，y)exp[iφ2(x，y)]，计算B1rg(x，y)exp[iφ2(x，y)]的角度值即可得到含有物体高度信息的G分量相对相位值φ2(x，y)，得到的相位值是介于0-2π之间； 步骤5： 步骤5.1：采用扫描线法直接展开步骤4中得到的R分量的相对相位值φ1(x，y)即通过以下公式逐点扫描，直到相位分布中无大于π的跳变为止： 其中， 为展开后的低频绝对相位，φ1(x，y)为相对相位，Δφ1为相邻两点之间的相位差值， 步骤5.2：采用扫描线法直接展开步骤4中得到的G分量的相对相位值φ2(x，y)即通过以下公式逐点扫描，直到相位分布中无大于π的跳变为止： 其中， 为展开后的高频绝对相位，φ2(x，y)为相对相位，Δφ2为相邻两点之间的相位差值 步骤6：由步骤5中得到的低频绝对相位 和高频绝对相位 采用双频法校正高频绝对相位高频绝对相位 消除误差，得到最终的展开相位结果 步骤7：读取最终的展开相位结果 根据经典光栅投影的由展开相位结果 到物体高度h(x，y)的转换公式，最终求得测量物体的三维信息，所述的转换公式为： 其中，l、d是测量系统的几何参数，l是投影仪到测量平面的距离，d是CCD摄像头到投影仪的距离， 表示相位变化量， 为展开相位结果， 为初始相位结果，ω0为投影光栅的角频率。 【当前权利人】海安县申菱电器制造有限公司; 东南大学 【当前专利权人地址】江苏省南通市海安县海安镇海南路88号; 江苏省南京市玄武区四牌楼2号 【统一社会信用代码】12100000466006770Q 【引证次数】1.0 【被引证次数】33 【他引次数】1.0 【被自引次数】2.0 【被他引次数】31.0 【家族引证次数】1.0 【家族被引证次数】34

未经允许不得转载：http://www.zhongzhencnc.com/1785491328.html