申请/专利权人：苏州大学

申请日：2023-11-30

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN117781938A

主分类号：G01B11/25

分类号：G01B11/25;G06N3/0475

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.16#实质审查的生效;2024.03.29#公开

摘要：本发明公开了一种基于光源步进法的双频正弦条纹投影三维测量方法及装置。它基于光源步进法的光栅条纹投影轮廓术和衍射光学相位编码技术，利用两组单列单色LED光源组、匀光元件、平面光栅和衍射光学元件，分时快速投影两幅双频单帧正弦条纹图，装置的投影景深得到延拓，有助于提高投影条纹的正弦一致性和调制度，改善投影正弦条纹光场的均匀性，抑制投射边缘重影的影响，实现高质量的正弦条纹投影；通过训练和使用三步相移条纹生成网络，利用采集的两幅双频单帧变形条纹图快速生成对应的两组双频三步相移变形条纹图，并对变形条纹图的调制度和正弦性进行改善，结合绝对相位恢复算法有效抑制相位解调误差、提高测量精度，实现三维形貌重构。

主权项：1.一种基于光源步进法的双频正弦条纹投影三维测量方法，其特征在于包括以下步骤：（1）构建测量装置及装置的调整：数据采集模块（4）的输出端通过数据传输模块（5）与数据处理模块（6）的输入端连接；投影模块（1）、载物台（3）和数据采集模块构成条纹投影测量三角光路，数据采集模块聚焦于待测物体表面，投影模块的光学系统光轴与数据采集模块的光学系统光轴相交于载物台，投影模块在载物台上的投影区域与数据采集模块在载物台上的视场区域大小保持一致；所述投影模块包括照明子系统、匀光模块13、驱动模块14、平面光栅15和衍射光学元件16；投影模块光学系统的光轴通过平面光栅和衍射光学元件的正中心，且与平面光栅和衍射光学元件的表面垂直；所述衍射光学元件紧贴平面光栅后表面放置；所述照明子系统包括照明光源电路（11）、两组单列单色LED光源组，两组单列单色LED光源组的LED列方向与平面光栅的栅线方向平行，两组单列单色LED光源组分别沿平行于平面光栅的栅线方向关于投影模块的光学系统光轴对称分布；所述匀光模块分别平行放置在两组单列单色LED光源组朝向平面光栅的前方位置，匀光模块的光轴与平面光栅的表面垂直；（2）预标定与训练神经网络模型利用已知三维形貌分布的标定物对系统参数进行标定，得到“相位-高度”的函数映射关系；基于三步相移条纹模型，结合预标定得到的“相位-高度”的函数映射关系，使用一系列已知三维形貌分布的物体仿真生成频率为fA、fB的双频三步相移变形条纹图，利用模型驱动和数据驱动相结合的方法分别训练基于深度学习的三步相移条纹生成网络A和B，将两幅双频单帧正弦条纹图转换生成为两组双频三步相移条纹图，并对相移条纹的调制度和正弦性进行改善；（3）双频单帧正弦条纹图的投影与获取将待测物体（2）放置于载物台上，待测物体位于投影模块和数据采集模块视场公共区域的中央；驱动模块控制两组单列单色LED光源组经匀光模块整形后依次分时照射平面光栅，再经衍射光学元件调制将两种频率的单帧正弦条纹图投射至待测物体表面；数据采集模块对投射至待测物体表面形成的变形条纹进行采集，并通过数据传输模块传输至数据处理模块中进行处理；（4）三维形貌的重构数据处理模块将训练完成的三步相移条纹生成网络A和B，基于采集的两幅双频单帧变形条纹图生成两组双频三步相移变形条纹图，再利用绝对相位恢复算法处理双频三步相移变形条纹图，得到待测物体的绝对相位分布，依据步骤（2）预标定得到的“相位-高度”的映射关系，重构得到待测物体的三维形貌。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 苏州大学 一种基于光源步进法的双频正弦条纹投影三维测量方法及装置

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