1.一种基于幅度调制的分段相位编码的三维测量方法,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经过幅度调制的分段相位编码条纹图;
步骤二:利用相机捕获的八幅条纹图求得包裹相位、分段条纹级次和调制的幅度值;
步骤三:将分段条纹级次和调制的幅度值结合,连接成最终连续的条纹级次,继而得到平面和物体的绝对相位;
步骤四: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;
步骤一的四幅经过幅度调制的分段相位编码条纹图是指在传统的分段相位编码条纹图的基础上,将条纹幅值分为四个级别作为编码策略嵌入到传统的分段相位编码条纹图中;
步骤二的分段条纹级次为两组条纹级次,一组条纹级次是分段相位编码信息,第二组条纹级次是分为四个级别的条纹幅度信息,由这两组条纹级次所构成的对应关系能够构成最终的分段条纹级次;并且步骤二中调制的幅度值是第二组条纹级次信息;
步骤一中的利用计算机生成的四幅正弦条纹图分别表示为 、,其四幅图的光学表达式分别为:
(1)
(2)
(3)
(4)
其中 为背景光强, 为调制强度, 为理想的相位信息,用下式表示:
(5)其中N为条纹周期数;
步骤一中的利用计算机生成的四幅经过幅度调制的分段相位编码条纹图分别表示为、 ,其四幅图的光学表达式分别为: (6) (7)
(8)
(9)
其中 为沿相移方向的幅度分布,设置值为0.3、0.5、0.2和0.4,这样设置的原因是在实验过程中能够增大幅度之间区分度, 为S型的编码相位,设置为4个阶梯的循环相位编码;
步骤二中的利用相机捕获的八幅条纹图求得包裹相位和分段条纹级次具体求解过程如下:包裹相位: (10)分段条纹级次: 、 、 和 能够求解出两组条纹级次K1和K2,其中K2是指调制的幅度值,其中: (11) (12)K1和K2所构成的关系式能够得到完整的条纹级次,K1求解的结果分布在 之间,K2求解的结果为设置的0.3、0.5、0.2和0.4;为了后续表达清晰,由于设置的四个阶梯的S型分段相位编码,将K1量化到(1,4),使其分布在(1,4)之间,将K2乘以10,使其结果为3,5,
2,4;
步骤三中的将分段条纹级次连接成最终连续的条纹级次,K1和K2所构成的完整的条纹级次K关系如下表1所示:表1
K1 1 2 3 4 4 3 2 1 1 2 3 4 4 3 2 1K2 3 3 3 3 5 5 5 5 2 2 2 2 4 4 4 4K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16由条纹级次K和包裹相位 能够得到最终的绝对相位: (13)。
2.根据权利要求1所述的一种基于幅度调制的分段相位编码的三维测量方法,其特征在于:步骤四中所述的相位‑高度转换公式如下所示: (14)其中 为参考平面上的正弦条纹频率, 为待测物体表面和参考平面对应点的绝对相位差, 为投影仪和摄像机之间的距离,为投影仪和摄像机到参考平面的距离;由此公式转换,能够得到待测物体真实的三维信息。