一种应用于多频率三维测量的全局相位解相方法

摘要

本发明属于三维机器视觉领域，涉及一种应用于多频率三维测量的全局相位解相方法。该方法通过投射3种周期分别为P1、P2和P3的正弦或者余弦规律变化的光信息，每种光信息需要经过4-8步相移，通过每个周期的相移图案，分别解算每个周期的相位值、两个周期的合成相位值以及三个周期的最终合成相位值。最后通过合成相位分别计算每个周期的全局相位值，进而通过三维重建获得物体的全貌三维坐标。本发明所设计的全局相位解相方法，优于传统的格雷码相位解相方法，可以有效的解决三维测量中被测物体表面颜色不一致的测量难题，无需喷涂显影剂，更加绿色环保。

主权项

1.本发明所设计的全局相位解相方法，其特征是：对于图像中每一个点(x，y)的全局相位值的计算过程，工作步骤如下：步骤1：选取合适的P₁、P₂和P₃的值，P₁、P₂和P₃的取值均在0-L_R之间，并且P₁和P₂的合成周期P₁₂以及P₂和P₃的合成周期P₂₃，以及P₁₂和P₂₃的合成周期P₁₂₃，经过公式(1)的运算后，满足P₁₂₃≥L_R；$P_{12}=\left|\frac{P_1\times P_2}{P_1-P_2}\right|$$P_{23}=\left|\frac{P_2\times P_3}{P_2-P_3}\right|$$P_{123}=\left|\frac{P_{12}\times P_{23}}{P_{12}-P_{23}}\right|$公式(1)步骤2：利用光源投射装置，向物体投射周期为P₁的相移图像，相移图像的步数应大于3步，最好为4-8步，采集每幅图像，并计算(x，y)在P₁周期的相位步骤3：利用光源投射装置，向物体投射周期为P₂的相移图像，相移图像的步数应大于3步，最好为4-8步，采集每幅图像，并计算(x，y)在P₂周期的相位步骤4：利用光源投射装置，向物体投射周期为P₃的相移图像，相移图像的步数应大于3步，最好为4-8步，采集每幅图像，并计算(x，y)在P₃周期的相位步骤5：利用(x，y)点的和计算在P₁₂周期的合成相位步骤6：利用(x，y)点的和计算在P₂₃周期的合成相位步骤7：利用(x，y)点的和计算在P₁₂₃周期的最终合成相位步骤8：对于在P₁周期的每个点(x，y)，利用其原始相位按公式(2)计算其全局相位${\theta }_{G-P_1}(x,y)={\theta }_{i-P_1}(x,y)+2\pi \times M(x,y)$公式(2)其中：为(x，y)点的原始相位；为(x，y)点的全局相位；M(x，y)：为(x，y)点所在的相位周期在全局相位中的编码值，该值的计算如公式(3)所示；$M(x,y)=\left(\mathrm{int}\right)\left(\frac{{\theta }_{P_{123}}(x,y)}{2\pi }\right)\times {\left(\right|\left(\frac{\left|\frac{P_1\times P_2}{P_1-P_2}\right|\times \left|\frac{P_2\times P_3}{P_2-P_3}\right|}{\left|\frac{P_1\times P_2}{P_1-P_2}\right|-\left|\frac{P_2\times P_3}{P_2-P_3}\right|}\right)\times \frac{P_1-P_2}{P_1\times P_2}\left|\right)}^2+\left(\mathrm{int}\right)\left(\frac{{\theta }_{P_{12}}(x,y)}{2\pi }\right)\times \left(\right|\frac{P_1\times P_2}{(P_1-P_2)\times P_1}\left|\right)$公式(3)(x，y)点的全局相位运算完毕。