基于区域定位的实时相位测量轮廓术.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110243308A(43)申请公布日2019.09.17(21)申请号201910472258.4(22)申请日2019.05.31(71)申请人湖北大学地址430062湖北省武汉市武昌区友谊大道368号(72)发明人彭旷戴铭酉罗子涵赵江刘泱杰王文峰万美琳(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人黄行军王亚萍(51)Int.Cl.G01B11/25(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称基于区域定位的实时相位测量轮廓术(57)摘要本发明公开了一种基于区域定位的实时相位测量轮廓术，过程为：采集多帧变形条纹图，对多帧变形条纹图分别进行二值化处理，在处理后的图像分别圈出一个矩形区域作为匹配模板中心点的运动区域，在所述运动区域内进行像素匹配得到各帧变形条纹图中与被测物体上某一点的像素一一对的应最优的区域条纹图，根据所述区域条纹图计算被测物体高度调制的相位信息及被测物体高度引起的相位变化，根据相位和高度的对应关系确定被测物体的三维物体表面面形高度分布。本发明利用二值化变形条纹图有明显的灰度特征的特点，对像素匹配区域的进行处理，使得后期遍历像素点的范围减小，在保证精度的前提下，提升了像素匹配的效率及实时相位测量轮廓术的效率。CN110243308ACN110243308A权利要求书1/1页1.一种基于区域定位的实时相位测量轮廓术，其特征在于：将条纹图投影到在参考平面运动的被测物体上，采集多帧变形条纹图，选取匹配模板，对多帧变形条纹图分别进行二值化处理，根据二值化图像的灰度特点在处理后的图像分别圈出一个矩形区域作为匹配模板中心点的运动区域，在所述运动区域内进行像素匹配得到各帧变形条纹图中与被测物体上某一点的像素一一对的应最优的区域条纹图，根据所述区域条纹图计算被测物体高度调制的相位信息及被测物体高度引起的相位变化，根据相位和高度的对应关系确定被测物体的三维物体表面面形高度分布。2.根据权利要求1所述的基于区域定位的实时相位测量轮廓术，其特征在于：所述圈出一个矩形区域的过程为：二值化图像中的灰度只有0和1，以变形条纹图边缘为基准选取二值化图像中最上、最下、最左、最右四个位置灰度值为0的点，分别过每个点画平行于形条纹图边缘的直线，四条直线相交形成的中心区域即为所述矩形区域。3.根据权利要求1所述的基于区域定位的实时相位测量轮廓术，其特征在于：在所述运动区域内进行像素匹配的过程为：在每帧变形条纹图中选取能够与匹配模板进行相关度计算的匹配区域，所述匹配区域的中心点位于运动区域内，分别计算所有选取的匹配区域与匹配模板之间的相关度，比较所有相关度的大小，以最大的相关度所对应的匹配区域作为变形条纹图中与被测物体上某一点的像素对应的最优的区域条纹图。2CN110243308A说明书1/4页基于区域定位的实时相位测量轮廓术技术领域[0001]本发明属于物体三维测量技术领域，具体涉及一种基于区域定位的实时相位测量轮廓术。背景技术[0002]随着制造业，医学影像，虚拟现实，计算机图形学的发展，使用具有相移的多个条纹图案算法获得准确和高分辨率的三维轮廓的相位测量轮廓术越来越受到关注。实时相位测量轮廓术(PMP)由于有采集数据量大、精度高、非接触等特点，通过投影和采集多帧条纹图即可恢复出被测物体的三维面型，是光学三维测量手段中被广泛研究和使用的一种方法。[0003]由于工业的发展和应用场合的增多，测量三维形貌的需求日益旺盛，测量的对象也从静态物体延伸至动态物体，根据动态物体的运动特点，可分为在线三维测量和实时三维测量。在线三维测量主要针对于流水线上在一条直线上运动的物体，对测量的外界条件要求较高，实时三维测量可视为各个时刻在对不同的物体进行测量，由于实时测量不要求物体运动在一条直线上，因而适用面更广，是对动态物体进行三维测量的发展方向。目前实时测量采用投影仪投影、CCD采集图像后，匹配像素时需要遍历采集的整个图像，才能使所采集到的多帧变形条纹图中被测物体的变化小于一个像素点，从而实时恢复出被测物体的面型，这种整体遍历的匹配过程复杂，处理效率低，对设备性能要求较高。发明内容[0004]本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种方法简单、效率高的基于区域定位的实时相位测量轮廓术。[0005]本发明采用的技术方案是：一种基于区域定位的实时相位测量轮廓术，将条纹图投影到在参考平面运动的被测物体上，采集多帧变形条纹图，选取匹配模板，对多帧变形条纹图分别进行二值化处理，根据二值化图像的灰度特点在处理后的图像分别圈出一个矩形区域作为匹配模板中心点的运动区域，在所述运动区域内进行像素匹配得到各帧变形条纹图中与被测物体上某一点的像素一一对的应最