專利名稱：結(jié)構(gòu)光三維視覺測量中正弦光柵的設(shè)計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)光三維視覺測量領(lǐng)域，特指正弦圖樣的投影光柵。
背景技術(shù)：
在結(jié)構(gòu)光三維視覺輪廓測量技術(shù)被廣泛應(yīng)用在CAD/CAM、逆向工程、快速原型及虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域中，其研究方法主要有莫爾輪廓術(shù)、位相測量輪廓術(shù)、傅里葉變換輪廓術(shù)和空間位相檢測等，上述的輪廓測量方法都需要向物體表面投射正弦圖樣，因而，正弦光柵的設(shè)計是保證三維輪廓測量精度的必要條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)光三維視覺測量中正弦光柵的設(shè)計方法。該發(fā)明的技術(shù)方案為使用空間維次最優(yōu)寬度調(diào)制正弦波方法來設(shè)計正弦光柵，即使用高頻三角波作為載波，空間維次最優(yōu)寬度調(diào)制是將調(diào)制波，其中，#為載波幅值歸一化時的調(diào)制深度，將[認習(xí)
區(qū)間分為長度相等的2N個區(qū)間OV為任意的正奇數(shù))，其中，X為調(diào)制波周期，以原點為起點對區(qū)間進行編號，編號為WLX--I-1 ,各個區(qū)間與X軸的交點為
X1,Xi,-，則第0<j<2N-l號區(qū)間可以表示為，設(shè)置三
角波載波的頻率為JW ,相應(yīng)的周期X =幅值歸一化，第j (可設(shè)^/為
偶數(shù))個脈沖脈寬= -I,第J'+Ι個區(qū)間脈寬為
每個三角波周期內(nèi)對應(yīng)有一個低幅值脈沖寬
度為JT， Iv聞幅值脈沖覽度為夏，之間
的正整數(shù))，在空間軸上的起點G、終點Sf可以表示為Q = ar+Xjm ,1 =Ff+JT^e。經(jīng)空間維次最優(yōu)寬度調(diào)制后可形成的不等間距二進制條紋，使用該二進制條紋刻制光柵。該發(fā)明的效果在于由于使用空間次最優(yōu)寬度調(diào)制方法設(shè)計并刻制正弦光柵，使得該光柵經(jīng)鏡頭向被測物體表面可以投射明暗對比度較高的正弦圖樣，可將該光柵應(yīng)用到結(jié)構(gòu)光三維視覺測量工程技術(shù)中，提高結(jié)構(gòu)光三維視覺測量的精度。


圖I空間維次最優(yōu)寬度調(diào)制后的二進制波形與正弦波圖2正弦光柵圖3正弦光柵頻譜。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明做進一步詳細說明。如圖I所示，空間正弦波sin(_c),它的周期x = 2jt (也等于調(diào)制波貧的周期)，
/ = 5，三角波的頻率 ，調(diào)制深度#=1， ，可以達到調(diào)制后每 XX N = 15\<t<N
個方波在X軸上的起點和終點如下
^^
(1)
e-t =1:(05:13,0-8195,1-2426,1-6500^2.0739^2^501^289493.2463^3^5977:1.5909
,44187,4 842452500Λ6 136 1413(2 )
由于圖I中波形為周期信號，可將光柵圖樣整體向左平移G-(I)得到方波的起點和終點向量r^e如下
r =
(4 )
利用Ge可以計算出正負幅值方波寬如下
Xim 二
(5 )
Xajf =
其中，=2ιτ-<15) = 0_2466 ,式(5), (6)中依次相間隔分布,可知該光柵圖樣關(guān)于1/^174對稱,可用以上方波寬度亥Ij制光柵。如圖2是在長度PPJT上生成間距為jr·和Iir二進制條紋并刻制出的光柵。如圖3為該光柵的頻譜分析，由傅里葉變換公式
Fa(x) = O0 + 2aI assCfa^^^bi(7)
UU
由于所得光柵圖樣/e的周期x = 2ir,由于/￡.是關(guān)于X軸是奇函數(shù)，所以，《0=0, =0 ’ \可求
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)光三維視覺測量中正弦光柵的設(shè)計方法，該方法具體特征為使用空間維次最優(yōu)寬度調(diào)制正弦波方法來設(shè)計正弦光柵，即使用高頻三角波作為載波，空間維次最優(yōu)寬度調(diào)制是將調(diào)制波
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的結(jié)構(gòu)光三維視覺測量中正弦光柵的設(shè)計方法對正弦光柵進行設(shè)計，并刻制光柵，應(yīng)用該光柵制作光柵投影機和應(yīng)用于結(jié)構(gòu)光三維視覺測量工程技術(shù)中。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計公開一種使用空間維次最優(yōu)寬度調(diào)制方法設(shè)計正弦光柵。包括使用空間維高頻三角波作為載波對調(diào)制波進行調(diào)制，要求三角波的頻率是所要求的正弦光柵的N倍頻率，經(jīng)過空間維次最優(yōu)寬度調(diào)制后可生成空間的二進制條紋，按照該二進制條紋刻制出光柵，分析該光柵的頻譜得出結(jié)論，即該光柵對高于基頻的各次諧波均有良好抑制的效果，則該光柵經(jīng)鏡頭可以向被測物體表面投射高質(zhì)量的正弦圖樣，解決了結(jié)構(gòu)光三維輪廓測量中正弦光柵的設(shè)計問題，保證了結(jié)構(gòu)光三維輪廓測量的精度。
文檔編號G01B11/25GK102589480SQ20121005837
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者喬付, 劉忠艷, 周波, 饒龍 申請人:喬付