三维测量方法及系统技术方案

本申请提供一种三维测量方法及系统，在向待检测的物体表面投射的投影图像中，除了加入时变相移，还加入了与投影图像内位置相关的空变相移，使得电子设备在接收到反射图像后，根据反射图像中的相位变化即可确定相位级数，结合从反射图像中能够确定的包裹相位，就可以得到多个反射图像对应的真实相位，最终根据真实相位完成对物体表面三维信息的测量。本申请能够减少电子设备在进行三维光学检测时的计算量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
三维测量方法及系统


[0001]本申请涉及图像处理
，尤其涉及一种三维测量方法及系统。

技术介绍

[0002]三维自动光学检测(3D Automatic Optic Inspection，简称：3D AOI) 技术中，3D AOI技术通过光学投影的方式，非接触地对物体表面的三维点云数据进行检测。由电子设备通过发射装置，向物体的表面投射正弦相移条纹图像，再由电子设备通过采集装置对物体的表面的图像进行采集，由于物体表面不平滑位置会使光线产生弯折，使得采集装置采集到的图像中的相移条纹图中，包括被检测物体表面形变信息的包裹相位值可以通过采集装置所采集到的图像获取物体上投影图像相位的变化，进而确定表面的不平滑位置和高度等信息。
[0003]现有技术中，多频差分相移法被广泛应用在三维自动光学检测场景中，由电子设备生成多个不同频率的正弦相移条纹图像，且每个频率的多个条纹图像进行相位调制，再将所生成的图像通过发射装置依次发送至物体表面，电子设备再通过采集装置分别采集物体表面所呈现的图像后，通过反正切函数对图像进行解码处理，得到每个频率对应的一个多频形变相位图，再对多个形变相位图进行外差处理的方式得到包裹相位图，最终对包裹相位图进行相位解包裹处理后，得到物体表面对应的真实相位图，进而可以根据真实相位图确定物体表面的不平滑位置和高度等信息。
[0004]但是，采用现有技术，在整个三维测量的过程中需要处理的图像数量较多，导致了三维测量的计算量较大。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种三维测量方法及系统，用以解决三维测量过程中计算量较大的技术问题。
[0006]本申请第一方面提供一种三维测量方法，包括：通过可见光线，向待检测物体的表面依次投射多个投影图像，其中，每个所述投影图像均包括多条正弦条纹，所述多个投影图像的正弦条纹的频率相同，每个投影图像内的多条正弦条纹对应的相位按照预设规律移相；采集所述待检测物体对所述多个投影图像的光线反射后，所得到的多个反射图像；根据所述多个反射图像的正弦条纹，确定所述多个反射图像对应的包裹相位；根据所述多个反射图像内的正弦条纹移相的所述预设规律，确定所述多个反射图像对应的相位级数；根据所述包裹相位和所述相位级数，确定所述待检测物体表面的三维信息。
[0007]在本申请第一方面一实施例中，所述预设规律包括：按照每条正弦条纹在所述投影图像内的位置对应的移项值，对所述每条正弦条纹进行移相处理。
[0008]在本申请第一方面一实施例中，所述投影图像的光强分布函数为：
[0009][0010]其中，I
′
(x，y)为光强度偏置值，I
″
(x，y)为正弦幅值，δ
n
＝2π/2N， 2N为时变相移
的步数，z(x，y)为投影图像内(x，y)位置按照所述预设规律的移项值。
[0011]在本申请第一方面一实施例中，所述方法还包括：根据公式 z(x，y)＝S
N
(n)
·
σ(x，y)计算投影图像内(x，y)位置按照所述预设规律的移项值；
[0012]其中，S
N
(n)为符号函数，当n＜N时，S
N
(n)＝
‑
1，当n≥N时， S
N
(n)＝1；σ(x，y)为空变相移值， k(x，y)为相位级数，f为正弦条纹的频率，R为预设规律移项值的上限值。
[0013]在本申请第一方面一实施例中，所述根据所述多个反射图像内的正弦条纹移相的所述预设规律，确定所述多个反射图像对应的相位级数包括：根据所述多个反射图像的光强，以及多个反射图像的相位变化的预设规律，确定所述多个投影图像按照所述预设规律移相的空变相移值；根据所述空变相移值、所述多个反射图像中正弦条纹的频率，确定所述多个投影图像对应的相位级数。
[0014]在本申请第一方面一实施例中，所述根据所述多个反射图像的光强，以及多个反射图像的相位变化的预设规律，确定所述多个投影图像按照所述预设规律移相的空变相移值，包括：
[0015]当N为偶数时，通过公式确定所述空变相移值σ(x，y)；
[0016]当N为奇数时，通过公式，确定所述空变相移值σ。
[0017]在本申请第一方面一实施例中，所述根据所述空变相移值、所述正弦条纹的频率，确定所述多个投影图像对应的相位级数，包括：
[0018]根据确定所述相位级数 k(x，y)。
[0019]在本申请第一方面一实施例中，所述根据所述多个反射图像的正弦条纹，确定所述多个反射图像对应的包裹相位，包括：
[0020]根据公式确定包裹相位
[0021]在本申请第一方面一实施例中，所述根据所述包裹相位和所述相位级数，确定所述待检测物体表面的三维信息，包括：根据公式确定所述待检测表面的真实相位φ(x，y)；根据所述真实相位的变化，确定所述待检测物体表面的三维信息。
[0022]本申请第二方面提供一种三维测量系统，用于执行如本申请第一方面提供的三维测量方法，该系统包括：电子设备、发射装置和采集装置，所述发射装置和所述采集装置分别连接所述电子设备；所述电子设备用于，控制所述发射装置通过可见光线，向待检测物体的表面依次投射多个投影图像，其中，每个所述投影图像均包括多条正弦条纹，所述多个投影图像的正弦条纹的频率相同，每个投影图像内的多条正弦条纹对应的相位按照预设规律移相；所述电子设备还用于，控制所述采集装置采集所述待检测物体对所述多个投影图像的光线反射后，所得到的多个反射图像；所述电子设备还用于，根据所述多个反射图像的正弦条纹，确定所述多个反射图像对应的包裹相位；根据所述多个反射图像内的正弦条纹移相的所述预设规律，确定所述多个反射图像对应的相位级数；根据所述包裹相位和所述相位级数，确定所述待检测物体表面的三维信息。
[0023]综上，本申请提供的三维测量方法及系统，在向待检测的物体表面投射的投影图像中，除了加入时变相移，还加入了与投影图像内位置相关的空变相移，使得电子设备在接收到反射图像后，根据反射图像中的相位变化即可确定相位级数，结合从反射图像中能够确定的包裹相位，就可以得到多个反射图像对应的真实相位，最终根据真实相位完成对物体表面三维信息的测量。也就是说，本申请实施例中，电子设备只需要确定同一个频率的多张投影图像、采集装置发出多张投影图像后，采集装置所采集的一个频率的多张反射图像，电子设备即可根据一个频率的多张反射图像实现测量物体表面的三维信息。
[0024]因此，由于本申请实施例将相位级数嵌入到了图像的空变相移中，所需要确定、发射、采集以及检测的图像数量更少，最少只需要四张图片就可以完成检测，从而减少了整个三维自动光学检测的过程中，电子设备、发射装置以及采集装置需要处理的图像的数量，减少了电子设备在进行三维光学检测时的计算量，避免了对电子设备的计算资源的大量占用的同时，还由于处理的数量更少而提高检测速度和效率，同时还降低了对电子设备计算能力的要求，减本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维测量方法，其特征在于，包括：通过可见光线，向待检测物体的表面依次投射多个投影图像，其中，每个所述投影图像均包括多条正弦条纹，所述多个投影图像的正弦条纹的频率相同，每个投影图像内的多条正弦条纹对应的相位按照预设规律移相；采集所述待检测物体对所述多个投影图像的光线反射后，所得到的多个反射图像；根据所述多个反射图像的正弦条纹，确定所述多个反射图像对应的包裹相位；根据所述多个反射图像内的正弦条纹移相的所述预设规律，确定所述多个反射图像对应的相位级数；根据所述包裹相位和所述相位级数，确定所述待检测物体表面的三维信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设规律包括：按照每条正弦条纹在所述投影图像内的位置对应的移项值，对所述每条正弦条纹进行移相处理。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述投影图像的光强分布函数为：其中，I
′
(x，y)为光强度偏置值，I
″
(x，y)为正弦幅值，δ
n
＝2π/2N，2N为时变相移的步数，z(x，y)为投影图像内(x，y)位置按照所述预设规律的移项值。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：根据公式z(x，y)＝S
N
(n)
·
σ(x，y)计算投影图像内(x，y)位置按照所述预设规律的移项值；其中，S
N
(n)为符号函数，当n＜N时，S
N
(n)＝
‑
1，当n≥N时，S
N
(n)＝1；σ(x，y)为空变相移值，k(x，y)为相位级数，f为正弦条纹的频率，R为预设规律移项值的上限值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个反射图像内的正弦条纹移相的所述预设规律，确定所述多个反射图像对应的相位级数包括：根据所述多个反射图像的光强，以及多个反射图像的相位变化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾玮，
申请(专利权)人：广州视源人工智能创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：