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专利号: 2020108937342
申请人: 南昌航空大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种最优量化相位编码三维测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、利用计算机生成四幅正弦条纹图和四幅量化相位编码条纹图;

步骤二、利用特定的编码序列来调制量化编码相位,特定的编码序列可以有效提高解码的准确性;

步骤三、将特定的量化编码相位嵌入正弦条纹图中,利用相机捕获的八幅条纹图求得截断相位和分段条纹级次;

步骤四、利用一个特定的虚拟平面将分段条纹级次连接成最终连续的条纹级次,继而得到物体的绝对相位;

步骤五、通过获得的绝对相位,再利用相位‑高度转换公式得到待测物体真实的三维信息;

具体实施方式如下:

步骤一中所述计算机生成的四幅正弦条纹图分别表示为I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)、I4(x,y),其四幅图的光学表达式分别为:其中A(x,y)为背景光强,B(x,y)为调制强度,T为条纹周期数;

步骤一中所述计算机生成的四幅量化相位编码条纹图分别表示为I5(x,y)、I6(x,y)、I7(x,y)、I8(x,y),其四幅图的光学表达式分别为:步骤一中所述四幅量化相位编码条纹图,其量化编码相位可以用下式表示:其中,M为量化等级,floor[x]为向下取整函数,p为条纹间距或一个条纹周期内的像素数,CS[x]为计算得到编码序列CS的第x个码字;

步骤二所述四幅量化相位编码条纹图,其编码序列CS表示为:CS="03625140362514......"                          (10)其中,量化等级M=7,保证相邻码字之差大于等于3,将整个条纹周期分为N段,每一段的量化编码相位由编码序列CS调制获得;

步骤三所述利用相机捕获的八幅条纹图求得包裹相位和条纹级次,其包裹相位求解方法如下:

步骤三所述利用相机捕获的八幅条纹图求得包裹相位和条纹级次,其条纹级次求解方法如下:

首先,利用公式(12)计算得到量化编码相位:然后,利用公式(13)得到最终的量化编码相位码字:再利用以下算法确定分段条纹级次:步骤四所述利用一个特定的虚拟平面将分段条纹级次连接成最终连续的条纹级次,其特征在于:

首先利用公式(15)设计一条虚拟直线,在通过公式(16)获得虚拟平面:y=(1/(m/a))x                                 (15)Pvirtual(x,y)=repmat(y,n,1)                           (16)其中a为分段条纹级次台阶总数,m为摄像机捕获图像水平方向的最大像素数,n为摄像机捕获图像竖直方向的最大像素数,repmat(y,n,1)表示将矩阵y复制成n×1块;

再利用公式(17)求得条纹级次k2;

k2(x,y)=round[Pvirtual(x,y)‑k1(x,y)]                  (17)其中round[x]为取整函数;

求得k2(x,y)之后,通过公式(18)可以求得最终条纹级次k(x,y);

k(x,y)=k1(x,y)+k2(x,y)                           (18)得到条纹级次后,利用公式(19)求得最终的绝对相位:步骤五的具体实施方法为:通过获得的所述绝对相位,进行相位‑高度转换,利用公式(20)得到待测物体真实的高度信息:其中f0为参考平面上的正弦条纹频率,Δφ为待测物体表面和参考平面对应点的绝对相位差,d为投影仪和摄像机之间的距离,L为投影仪和摄像机到参考平面的距离。