基于二进制条纹离焦的条纹反射三维测量方法

摘要

本发明公开了基于二进制条纹离焦的条纹反射三维测量方法，由二进制条纹编码原理、离焦投影系统、条纹反射三维测量原理三大关键部分组成。本发明的优点是：（1）本方法利用LED显示器投影二进制条纹,由于只有0和255两个灰度级，LED是采用半导体发光二极管的方式发光，因此LED显示器的投影速度有很大提高，极大地提高三维测量速度；(2)由于采用二进制条纹离焦的方法，LED显示器与参考平面之间的距离可以增大，因此LED显示器的测量范围要大于传统的LCD显示器的测量范围。（3）采用了二进制条纹离焦的方法，在被测物表面形成正弦条纹，这样CCD聚焦在被测物体上，就可以拍到清晰的被物体高度调制的变形条纹像。提高了测量精度。

主权项

基于二进制条纹离焦的条纹反射三维测量方法，其特征是：由二进制条纹编码原理、离焦投影系统、条纹反射测量原理三大关键部分组成；所述二进制条纹编码原理，通过编码，投影灰度值为0和255两个灰度值的条纹；所述离焦投影系统，通过对二进制条纹进行傅里叶分析：       (1)可知二进制条纹中含有高次谐波，通过对它进行适度离焦，可将高次谐波滤除，得到标准的正弦条纹；通过适当调整LED显示器与待测物体的距离来实现离焦得到正弦条纹；所述条纹反射三维测量原理，利用LED显示器投射二进制条纹，然后通过适当离焦得到正弦条纹；根据远心光路模型，光线偏折示意图如图2所示；对于点，待测物体表面相对于标准面偏转了角度，反射光线则偏转了，为待测物体表面面形函数在点的法向量在平面上投影偏离轴的角度；即CCD上一条光线，对于标准面，其在LED显示器上的对应于O点；而对于待测物体表面，其对应点则为点，那么被测物体的相位偏移可以表示为:（2）通过四步相移实验，测得P点在水平方向和垂直方向上得到两个方向的相位偏移，据(2)式就可以得到待测物体表面的梯度分布,然后通过波前重建法恢复待测面形。