申请/专利权人：天津大学

申请日：2023-05-31

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN117073578B

主分类号：G01B11/25

分类号：G01B11/25

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2023.12.05#实质审查的生效;2023.11.17#公开

摘要：本发明提出了一种用于条纹投影轮廓术的主动投影非线性Gamma矫正方法，步骤如下：首先利用投影仪与相机标定光学测量系统的非线性Gamma逆响应模型，随后，通过非线性Gamma逆响应模型生成主动投影预矫正正弦条纹图像，最后利用投影仪依次聚焦投影预矫正正弦条纹图像，利用相机捕获图像进行三维重构，以获得一致性更好的高质量正弦条纹图像，减小由系统非线性Gamma效应导致的相位测量误差，从而应用于测量系统以进行3D形状测量。本发明对投影仪离焦不敏感，建立的非线性Gamma逆响应模型具有通用性，同时，本发明可显著抑制系统的非线性Gamma效应对测量精度的影响。

主权项：1.用于条纹投影轮廓术的主动投影非线性Gamma矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用投影仪与相机标定光学测量系统的非线性Gamma逆响应模型；步骤S1所述的标定光学测量系统的非线性Gamma逆响应模型的方法为：S11：调整投影仪与相机均保持聚焦在标定板上，利用投影仪投射一系列灰度值递增变化的均匀灰度图像Ii，并利用相机捕获对应灰度图像Io；步骤S11所述利用投影仪投射一系列灰度值递增变化的均匀灰度图像Ii，并利用相机捕获对应灰度图像Io的方法为：利用投影仪投射以5的增量投影标定数据的灰度范围内的一系列均匀灰度图像到标定板，利用相机对标定板上均匀灰度图像进行拍摄并导入计算机处理，获得对应灰度图像Io；S12：以相机捕获对应灰度图像Io为X轴，以投影仪投射的灰度图像Ii为Y轴，利用公式1拟合计算多项式系数ak，计算光学测量系统的非线性响应：Ii＝a0+a1Io+a2Io2+…+a5Io5；1其中，ak是待标定的5阶多项式系数，k＝1,2,3,4,5；S13：利用多项式系数ak建立光学测量系统非线性Gamma逆响应模型：P-1Io＝Ii＝a0+a1Io+a2Io2+…+a5Io5；2S2：通过非线性Gamma逆响应模型生成主动投影预矫正正弦条纹图像Id；步骤S2所述生成主动投影预矫正正弦条纹图像的方法为：S21：根据对应灰度图像Io的灰度范围，利用公式2计算线性调制正弦条纹图像Is： 其中，κ是线性响应的斜率，是相机捕获图像的灰度的最小值；线性响应的斜率其中，是相机捕获图像的灰度最大值，是投影仪投射的原始灰度图像的灰度最大值，是投影仪投射的原始灰度图像的最小值；S22：利用步骤S1建立的光学测量系统非线性Gamma逆响应模型，根据公式3计算得三张主动投影预矫正正弦条纹图像：Id＝a0+a1Is+a2Is2+…+a5Is54d＝1,2,3；S3：利用投影仪依次聚焦投影步骤S2中生成的预矫正正弦条纹图像Id，利用相机捕获图像进行三维重构；S31：将测量对象摆放至投影仪下方，设定测量对象底侧所在平面为参考平面，利用投影仪依次聚焦投影步骤S2中生成的预矫正正弦条纹图像Id，将生成的预矫正正弦条纹图像Id投射在测量对象上，并利用相机从另一个方向捕捉由测量对象表面形貌调制的变形条纹图像I1、变形条纹图像I2和变形条纹图像I3；S32：在相机分别采集变形条纹图像I1、变形条纹图像I2和变形条纹图像I3后，根据三步相移算法计算出测量对象包裹相位测量对象包裹相位的求解公式为： 其中，为测量对象包裹相位；S33：设置投影仪和相机的光轴均与参考屏幕的O点相交，投影仪与相机之间的距离d，投影仪和相机与参考平面之间的距离L，计算测量对象的高度h，利用测量对象的高度h完成对测量对象的三维重构；计算测量对象的高度h的公式为： 其中，p是参考平面中相移条纹图案的频率。

全文数据：

权利要求：

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