基于波长选择的三条纹投影相位展开方法

摘要

本发明公开的基于波长选择的三条纹投影相位展开方法，使用投影机向被测物体投射一组设计好的条纹图像，并由照相机同时拍摄经被测物体表面调制而发生变形的条纹图，从变形条纹图中获取分布在到之间的包裹相位图，再进行相位展开操作使得相位恢复成连续变化的绝对相位值，首次提出选择条纹波长而非频率作为待投影条纹的设计参数，并对不等式的简单计算建立查找表的方式对相位图进行相位展开操作，计算量小且速度快，具有较强的抗干扰性和较高精度，相对比现有的多数三维测量设备所采用的三频外差相位展开算法更高效、更精准。

主权项

基于波长选择的三条纹投影相位展开方法，其特征在于：以条纹波长作为设计投影条纹图片的参数，该投影条纹图片是一组光强呈正弦分布的光栅图像，该条纹波长为投影条纹每个周期所含的像素数目，使用投影机向被测物体投射一组设计好的条纹图片，并由照相机同时拍摄经被测物体表面调制而发生形变的条纹图，从变形条纹图中获取分布在‑π到π之间的包裹相位图，再进行相位展开操作使得相位恢复成连续变化的绝对相位值，具体的相位展开步骤包括：步骤1：根据投影机分辨率R选择合适的三个条纹波长(λ₁,λ₂,λ₃)后，通过求解不等式创建查找表，建立的查找表的表头包括有：m₁、m₂、m₃、m₂λ₂‑m₁λ₁、m₃λ₃‑m₁λ₁、m₃λ₃‑m₂λ₂，其中m₁,m₂,m₃为恢复三个绝对相位所需的条纹阶数；上述不等式如下：$-{\lambda }_2<\frac{{\lambda }_1{\phi }_1-{\lambda }_2{\phi }_2}{2\pi }=[m_2{\lambda }_2-m_1{\lambda }_1]<{\lambda }_1,$$-{\lambda }_3<\frac{{\lambda }_1{\phi }_1-{\lambda }_3{\phi }_3}{2\pi }=[m_3{\lambda }_3-m_1{\lambda }_1]<{\lambda }_1,$$-{\lambda }_3<\frac{{\lambda }_2{\phi }_2-{\lambda }_3{\phi }_3}{2\pi }=[m_3{\lambda }_3-m_2{\lambda }_2]<{\lambda }_2,$0≤m₁<R/λ₁，0≤m₂<R/λ₂，0≤m₃<R/λ₃，其中λ₁,λ₂,λ₃为投影条纹的波长，m₁,m₂,m₃为恢复三个绝对相位所需的条纹阶数，φ₁，φ₂，φ₃为包裹相位图；步骤2：将具有这三个波长的条纹投影到待测物体上并拍照，通过条纹分析技术获取包裹相位图φ₁，φ₂，φ₃；步骤3：根据获取的包裹相位图和查找表建立包裹相位图和进行相位展开所需的条纹阶数之间一一对应的关系；计算[λ₁φ₁‑λ₂φ₂]/2π,[λ₁φ₁‑λ₃φ₃]/2π,[λ₂φ₂‑λ₃φ₃]/2π的值，即m₂λ₂‑m₁λ₁、m₃(y)λ₃‑m₁(y)λ₁、m₃(y)λ₃‑m₂(y)λ₂的值并四舍五入取整，在步骤1所建立的查找表中寻找数值与其最接近的一行，记录下同行的m₁,m₂,m₃值；步骤4：根据绝对相位的计算公式：$\left\{\begin{array}{c}{\Phi }_1=2{\mathrm{\pi m}}_1+{\phi }_1\\ {\Phi }_2={2\mathrm{\pi m}}_2+{\phi }_2\\ {\Phi }_3=2\pi m_3+{\phi }_3\end{array}\right.$其中Φ₁，Φ₂，Φ₃为待恢复的绝对相位，将求得的φ₁，φ₂，φ₃值和已得到的m₁,m₂,m₃值代入上述公式进行相位展开，恢复投影条纹的绝对相位。