用于高反表面测量的分块平滑自适应条纹投影方法

作     者：何信欣 刘斌 王春柳 吴冠豪 He Xinxin;Liu Bin;Wang Chunliu;Wu Guanhao

作者机构：天津理工大学电气工程与自动化学院天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室天津300384 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 

出 版 物：《红外与激光工程》 (Infrared and Laser Engineering)

年 卷 期：2023年第52卷第5期

页      面：316-329页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51835007) 天津市自然科学基金(21JCZDJC00760),(21JCQNJC00910) 天津市“项目+团队”重点培养专项(XC202054) 

主　　题：自适应条纹投影 三维测量 最佳投影强度 多项式拟合 孔洞填补 

摘      要：条纹投影轮廓术用于测量高反表面时,相机成像会出现饱和区域,区域内相位信息难以提取,进而造成三维重建错误。为此,文中提出了一种分块平滑自适应条纹投影方法。首先,通过投影少量均匀灰度图,对饱和区域进行分块,根据各块的饱和程度,计算相应的初始投影强度。随后,在不饱和情况下,投射亮暗两种强度的条纹图,通过在饱和区域融合两者相位信息,实现相机到投影仪的坐标匹配,获取初始映射投影强度;然后,对初始映射投影强度进行多项式拟合,构建平滑的投影强度曲线,用于逐像素获取最佳投影强度值,同步填补了因相机与投影机分辨率差异引起的映射孔洞,最终生成自适应条纹。最后,将生成的自适应条纹投射至被测物体,进行了相位解算和三维重建。实验结果表明:所提方法只需投影少量灰度图就能生成高动态范围的自适应条纹,实现了饱和区域相位信息的完整提取。相比于现有改进方法,面形三维重建的标准偏差分别减少了40%和28.6%,有效地提高了高反表面形貌测量精度。