1 四川大学 电子信息学院，四川 成都 610064
2 成都师范学院 物理与工程技术学院，四川 成都 611130
提出了一种基于灰度拓展的单帧正交复合光栅三维测量方法。由于受商用DLP最大灰阶动态范围256的标准限制，单帧复合光栅中的多张调制光栅共享256灰阶动态范围导致其对比度变小，其表征的三维物体的相位信息被压缩，解相过程出现相位断裂现象，测量误差增大。采用时分复用原理，将一具有766灰阶的正交复合光栅拆分为三幅不同的具有256灰阶的条纹图。依次序加载进循环播放的视频中投射至待测物体表面，当用曝光时间为3倍视频刷新周期的整数倍10 bit CCD采集时，就可采集到具有766灰阶动态范围的变形复合光栅像。通过滤波和灰度校准等计算后，物体的三维面形能够完整而精确的重建。经仿真和实验验证，所提方法打破了DLP256灰度投影的限制，有效提高了相移变形条纹的动态范围，增大了被测物体细节信息，避免了相位展开环节相位断裂而引起物体面形重构不完整的现象。
三维测量 正交复合光栅 灰度拓展 时分复用 3D measurement orthogonal composited grating grayscale expanding time division multiplexing 红外与激光工程
2020, 49(6): 20200034
四川大学光电科学技术系, 四川 成都 610064
针对当前单帧条纹技术存在的精度受到影响等问题及传统相位测量轮廓术受多帧采集限制的情况, 提出了一种基于单帧变形条纹的空间等步相移轮廓术。先提取所采集的单帧变形条纹图的零频成分, 通过滤除背景光并归一化处理, 可获得振幅为常数1的纯交流正弦变形条纹, 当该纯交流正弦变形条纹与该条纹顺延若干像素后的正弦变形条纹相加时, 根据和差化积即可获得一幅新的具有一定相移量的纯交流正弦变形条纹, 依此反复即可获得5帧相移变形条纹, 从而可以利用5帧相移解相算法重构待测物体的三维面形。实验验证了本方法的可行性和实用性。与传统相移轮廓术相比, 所提方法仅需要获取一帧变形条纹图, 无需采集多帧变形条纹, 可以实现实时三维测量, 而与傅里叶变换轮廓术相比有更高精度。
单帧条纹 三维测量 空间相移 相移轮廓术 实时测量 single-shot pattern 3D measurement spatial phase shift phase shifting profilometry real-time measurement
四川大学光电科学技术系, 四川 成都 610064
提出了一种非线性相位误差的全场补偿方法,通过对参考面相位的多次测量,提高了参考面的解相精度,提取出一个逼近理想值的期望相位面,并用该期望相位面检测非线性相位误差。重构待测物体时,可直接用物体展开相位值在查找表中查找对应的非线性相位误差,并以此对物体的展开相位进行全场补偿。采用所提方法重构已知具体高度的平面,平均绝对误差的最大值从0.48 mm减小到0.06 mm,方均根误差的最大值从0.55 mm减小到0.07 mm。
测量 三维测量 相位补偿 非线性相位误差查找表 相位测量轮廓术 Gamma非线性效应
