值，有:phil =π-phil ；
[0178]tan (2 π X/al)〈0，并且 sin (2 π X/al) <0,对 phil 进行重新赋值，有:phil =2 τι +phil ；
[0179]tan (2 π X/al) >0，并且 sin (2 π X/al) >0，对 phil 进行重新赋值，有:phil = phil ；
[0180]tan (2 Ji X/al)〈0，并且 sin (2 π X/al) >0,对 phil 进行重新赋值，有:phil =π-phil ；
[0181]tan (2 Ji X/al)无意义，并且 cos (2 Ji X/al) >0，对 phil 进行重新赋值，有:phil =O ；
[0182]tan (2 Ji X/al)无意义，并且 cos (2 Ji X/al)〈0，对 phil 进行重新赋值，有:phil =π ;
[0183]phi2 = arcsin (2 JT X/a2)；
[0184]如果:
[0185]tan(2 3iX/a2)>0,并且 sin (2 π X/a2) <0,对 phi2 进行重新赋值，有:phi2 =π-phi2 ；
[0186]tan(2JiX/a2)〈0，并且 sin (2 π X/a2) <0,对 phi2 进行重新赋值，有:phi2 =2 τι +phi2 ；
[0187]七811(231父/￡12)>0，并且8丨11(2 31父/￡12)>0，对？11丨2进行重新赋值，有:phi2 = phi2 ；
[0188]tan(2JiX/a2)〈0，并且 sin (2 π X/a2) >0,对 phi2 进行重新赋值，有:phi2 =π-phi2 ；
[0189]tan (2 π X/a2)无意义，并且 cos (2 π X/a2) >0，对 phi2 进行重新赋值，有:phi2 =0 ；
[0190]tan (2 π X/a2)无意义，并且 cos (2 π X/a2)〈0，对 phi2 进行重新赋值，有:phi2 =π ;
[0191]步骤c、对第一正弦波的相位主值phil和第二正弦波的相位主值phi2进行重新赋值:
[0192]phil = al Xphil/(2 JT);
[0193]phi2 = a2Xphi2/(2 π )；
[0194]步骤d、求步骤c所得phil和phi2的差:h = phil_phi2 ;并且有:
[0195]如果abs(h)大于阈值，h = h ；
[0196]如果abs(h)不大于阈值，h = O ；
[0197]所述的阈值为10Λ
[0198]步骤e、求解空间位置X所包含第一正弦波的周期整数nl和第二正弦波的周期整数n2:
[0199]nl = mod (h, a2) /abs (al~a2)；
[0200]n2 = mod (h, al)/abs (al_a2)；
[0201]其中:mod()为取余数运算，abs为取绝对值运算；
[0202]该公式的严格推导在本课题组在先申请的发明专利《相位展开工程方法》有详细说明，因此在本申请不再重复；
[0203]步骤f、采用nlXal+phil或n2Xa2+phi2求解相位展开值。
[0204]由于步骤a涉及到的kl，bl，k2和b2不在步骤b、步骤C、步骤d、步骤e以及、步骤f中出现，因此，说明这四个参数对于最终结果没有任何影响，进而可以随意设置，实现波形参数选择的灵活性。
[0205]而后续的公式又以严格的推导为基础，因此同样具有普适性，说明无论al和a2是否全为整数，不全为整数，还是全不为整数，该结果均是正确的，因此，验证了本发明方法的有效性。
[0206]以上实施例均采用以下投影采集系统，该系统包括投影仪、被测物、以及图像采集系统，所述的投影仪向被测物投影结构光，图像采集系统采集投射有结构光的被测物图像，这些技术特征均与传统结构光系统完全一致，在此不再重复说明。区别在于，所述投影仪投射的结构光为:
[0207]波形函数为yl = kl X sin (2 JT x/al)+b I的第一正弦波和波形函数为y2 =k2 X sin (2 JT x/a2) +b2 的第二正弦波；
[0208]其中:
[0209]kl决定第一正弦波的对比度，al为第一正弦波的波长，bl决定第一正弦波的亮度；
[0210]k2决定第二正弦波的对比度，a2为第二正弦波的波长，b2决定第二正弦波的亮度；
[0211]X为空间位置；
[0212]并且:
[0213]两个正弦波起始点相同；
[0214]al/(a2_al) e N，N 为自然数。
【主权项】
1.基于双频正弦波的结构光相位解码方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤a、分别投影波形函数为yl = klXsin(2 π x/al)+bl的第一正弦波和波形函数为y2 = k2X sin (2 π x/a2) +b2 的第二正弦波； 其中: kl决定第一正弦波的对比度，al为第一正弦波的波长，bl决定第一正弦波的亮度； k2决定第二正弦波的对比度，a2为第二正弦波的波长，b2决定第二正弦波的亮度； X为空间位置； 并且: 两个正弦波起始点相同； al/(a2-al) e N，N 为自然数； 步骤b、根据给定的空间位置X，X e (O, al X a2/ (a2_al))，求所述空间位置X对应第一正弦波的相位主值Phil和第二正弦波的相位主值phi2 ; 步骤C、对第一正弦波的相位主值Phil和第二正弦波的相位主值phi2进行重新赋值: phil = alXphil/(2π)； phi2 = a2Xphi2/(2 π )； 步骤d、求步骤c所得phil和phi2的差:h = phil_phi2 ； 步骤e、求解空间位置X所包含第一正弦波的周期整数nl和第二正弦波的周期整数n2:nl = mod (h, a2) /abs (al~a2)；n2 = mod (h, al) /abs (al~a2)； 其中:mod()为取余数运算，abs为取绝对值运算； 步骤f、采用nl Xal+phil或n2Xa2+phi2求解相位展开值。2.根据权利要求1所述的基于双频正弦波的结构光相位解码方法，其特征在于，所述的al和a2同为整数，或同为非整数，或一个为整数一个为非整数。3.根据权利要求1所述的基于双频正弦波的结构光相位解码方法，其特征在于，对于仿真运算，采用如下方法得到步骤b中的phil和phi2:phil = arcsin(2 π X/al)； 如果:tan (2 JT X/al) >0，并且 sin (2 JT X/al)〈0，对 phil 进行重新赋值，有:phil = π -phil ；tan (2 τι X/al)〈0，并且 sin (2 π X/al)〈0，对 phil 进行重新赋值，有:phil = 2 π +phil ；tan (2 τι X/al) >0，并且 sin (2 π X/al) >0，对 phil 进行重新赋值，有:phil = phil ；tan (2 JT X/al)〈0，并且 sin (2 JT X/al) >0，对 phil 进行重新赋值，有:phil = π -phil ；tan (2 τι X/al)无意义，并且 cos (2 π X/al) >0，对 phil 进行重新赋值，有:phil = O ；tan (2 Ji X/al)无意义，并且 cos (2 Ji X/al)〈0，对 phil 进行重新赋值，有:phil = π ；phi2 = arcsin (2 JT X/a2)； 如果:tan (2 JT X/a2) >0，并且 sin (2 π X/a2)〈0，对 phi2 进行重新赋值，有:phi2 = π -phi2 ；tan (2 JT X/a2)〈0，并且 sin (2 π X/a2)〈0，对 phi2 进行重新赋值，有:phi2 = 2 π +phi2 ；tan (2 JT X/a2) >0，并且 sin (2 π X/a2) >0，对 phi2 进行重新赋值，有:phi2 = phi2 ； tan (2 JT X/a2)〈0，并且 sin (2 π X/a2) >0，对 phi2 进行重新赋值，有:phi2 = π -phi2 ； tan (2 JT X/a2)无意义，并且 cos (2 π X/a2) >0，对 phi2 进行重新赋值，有:phi2 = O ； tan (2 JT X/a2)无意义，并且 cos (2 JT X/a2)〈0，对 phi2 进行重新赋值，有:phi2 = Ji。4.根据权利要求1所述的基于双频正弦波的结构光相位解码方法，其特征在于，在步骤d和步骤e之间，还包括步骤d’: 如果abs (h)大于阈值，h = h ； 如果abs(h)不大于阈值，h = O。5.根据权利要求4所述的基于双频正弦波的结构光相位解码方法，其特征在于，所述的阈值为10,。6.一种实现权利要求1、2、3、4和5所述基于双频正弦波的结构光相位解码方法的投影采集系统，包括投影仪、被测物、以及图像采集系统，所述的投影仪向被测物投影结构光，图像采集系统采集投射有结构光的被测物图像，其特征在于，所述投影仪投射的结构光为: 波形函数为yl = kl X sin (2 JT x/al)+b I的第一正弦波和波形函数为y2 =k2 X sin (2 JT x/a2) +b2 的第二正弦波； 其中: kl决定第一正弦波的对比度，al为第一正弦波的波长，bl决定第一正弦波的亮度； k2决定第二正弦波的对比度，a2为第二正弦波的波长，b2决定第二正弦波的亮度； X为空间位置； 并且: 两个正弦波起始点相同； al/(a2-al) e N，N 为自然数。
【专利摘要】基于双频正弦波的结构光相位解码方法属于结构光三维测量技术领域；该方法首先分别投影波形函数为y1＝k1×sin(2πx/a1)+b1的第一正弦波和波形函数为y2＝k2×sin(2πx/a2)+b2的第二正弦波；然后根据给定的空间位置X，求对应第一正弦波的相位主值phi1和第二正弦波的相位主值phi2；再对第一正弦波的相位主值phi1和第二正弦波的相位主值phi2进行重新赋值：phi1＝a1×phi1/(2π)；phi2＝a2×phi2/(2π)；接着求phi1和phi2的差：h＝phi1-phi2；并求解空间位置X所包含第一正弦波的周期整数n1＝mod(h,a2)/abs(a1-a2)和第二正弦波的周期整数n2＝mod(h,a1)/abs(a1-a2)；最后采用n1×a1+phi1或n2×a2+phi2求解相位展开值；本发明不仅保留了在先申请发明的全部技术优势，而且同在先申请发明相比，灵活性更好，算法更具体。
【IPC分类】G01B11/25
【公开号】CN104913736
【申请号】CN201510331007
【发明人】赵烟桥, 王洋, 于舒春, 何宝华, 吴海滨, 于晓洋, 孙晓明
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月16日