基于雙波面干涉條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于雙波面干涉條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法；其包括獲取經(jīng)待測量物體光學(xué)輪廓所調(diào)制的雙波面干涉條紋陣列圖像，構(gòu)建定標(biāo)模型；根據(jù)定標(biāo)模型對對多個截面上采用定標(biāo)板定標(biāo)，確定定標(biāo)參數(shù)；根據(jù)定標(biāo)參數(shù)繪制變化曲線，并構(gòu)建擬合函數(shù)進(jìn)行擬合處理；依次將相鄰干涉條紋垂直于條紋方向上的移動距離代入擬合函數(shù)得到每條干涉條紋的定標(biāo)參數(shù)；根據(jù)干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)和定標(biāo)參數(shù)還原出每個截面處的真實(shí)形狀，實(shí)現(xiàn)對待測量物體光學(xué)輪廓測量的標(biāo)定。本發(fā)明通過構(gòu)建雙波面干涉條紋陣列圖像定標(biāo)模型，并采用擬合的方式確定每條干涉條紋的定標(biāo)模型中的定標(biāo)參數(shù)，大大減少了標(biāo)定次數(shù)，簡便高效的實(shí)現(xiàn)大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定。
【專利說明】
基于雙波面干涉條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于三維物體測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙波面干涉條紋陣列的大 面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，將人類視覺功能賦予計(jì)算機(jī)、機(jī)器人及其他智能機(jī)器是 人類多年以來的夢想。因此計(jì)算機(jī)視覺的理論技術(shù)得到了快速發(fā)展。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在科 學(xué)研究、國防建設(shè)及國民經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。它有著人類視覺不可比擬的優(yōu)點(diǎn)， 表現(xiàn)在與被測對象無接觸性、極大擴(kuò)展了人類的視覺范圍、可以長時間工作于惡劣的環(huán)境 下，以計(jì)算機(jī)視覺理論為基礎(chǔ)的視覺測量技術(shù)的主要任務(wù)是對工業(yè)生產(chǎn)線上的機(jī)械零件進(jìn) 行測量，以判定它們是否與工業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)相符合，具有非接觸、高效率、測量范圍廣、速度 快、自動化等優(yōu)點(diǎn)。總之，現(xiàn)在的工業(yè)自動化領(lǐng)域?yàn)橐曈X測量這一新興的測量技術(shù)提供了巨 大的需求空間。視覺測量必定將會在在現(xiàn)代和未來工業(yè)中收到越來越廣泛的重視。
[0003] 視覺測量技術(shù)把圖像作為檢測和傳遞信息的手段或載體加以利用，從圖像中提取 有用的信號，通過處理被測圖像而獲得所需的各種參數(shù)。視覺測量技術(shù)以機(jī)器視覺為基礎(chǔ)， 融光電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光技術(shù)、圖像處理技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為一體，組成光、機(jī)、電、 算綜合的測量系統(tǒng)，具有非接觸、全視場測量、高精度和自動化程度高的特點(diǎn)。基于視覺測 量技術(shù)的儀器設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)智能化、數(shù)字化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化和多功能化，具備在線檢測、動 態(tài)檢測、實(shí)時分析、實(shí)時控制的能力，具有尚效、尚精度、無損傷的檢測特點(diǎn)，可以滿足現(xiàn)代 精密測量技術(shù)的發(fā)展需要，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，并得到了極大的關(guān) 注。在電子、光學(xué)和計(jì)算機(jī)等技術(shù)不斷成熟和完善的基礎(chǔ)上，視覺測量技術(shù)得到了突飛猛進(jìn) 的發(fā)展。早在20世紀(jì)80年代美國國家標(biāo)準(zhǔn)局就預(yù)計(jì)，檢測任務(wù)的90%將由視覺測量系統(tǒng)來 完成。在近幾年的北京國際機(jī)床博覽會上，可以見到許多國內(nèi)外利用視覺測量技術(shù)研制的 儀器，如光學(xué)三坐標(biāo)測量儀、基于視覺技術(shù)的刀具預(yù)調(diào)測量儀等先進(jìn)儀器?，F(xiàn)有的測量方法 包括：
[0004] 1、基于面結(jié)構(gòu)光投影法
[0005] 由于被測物體、投影點(diǎn)和觀測點(diǎn)在空間上成三角關(guān)系，故稱為面結(jié)構(gòu)光投影三角 測量法。當(dāng)用基準(zhǔn)光柵條紋投影到被測物體上時，從觀察點(diǎn)來看，由于物體表面形狀凹凸不 平，光柵條紋發(fā)生了畸變，這是由于向物體投射的光柵條紋信號受被測物體表面形狀調(diào)制 所致。因此，從觀察點(diǎn)處所獲得的畸變光柵條紋圖像包含了物體表面形狀的三維信息，只要 建立反映畸變光柵條紋和被測物體表面形狀之間對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，便可以從畸變光柵 條紋圖像中推斷出被測物體表面形狀。該方法的缺點(diǎn)有：1)該方法中投影光柵質(zhì)量的好壞 直接影響檢測的精確與否，要求光柵分辨率高、投影光線均勻性好等，這些造成成本增大， 同時投影的精度得不到保障；2)由于投影光柵的投影條紋的限制，該方法無法得到很細(xì)的 條紋，所以對于一些小的物體，該方法無法進(jìn)行測量;3)計(jì)算中有很多數(shù)據(jù)需要手工測量， 測量的準(zhǔn)確與否也會影響到最終結(jié)果。
[0006] 2、線激光器移動掃描法
[0007] 該方法是把物體放在一個有精確控制運(yùn)動裝置的移動平臺上，用一個或多個線激 光器豎直照射物體表面，在平臺移動方向上某個位置放置一個CCD激光器，從CCD位置來看， 由于物體表面形狀的變化，激光條紋發(fā)生了畸變，這是由于向物體投射的激光條紋信號受 被測物體表面形狀調(diào)制所致。因此，從觀察點(diǎn)處所獲得的激光條紋圖像包含了物體表面某 個截面處的形狀變化的信息，只要建立反映畸變激光條紋和被測物體表面形狀之間對應(yīng)關(guān) 系的數(shù)學(xué)模型，便可以從畸變激光條紋圖像中推斷出被測物體表面形狀。該方法的缺點(diǎn)有： 1)線激光器移動掃描測量方法需要經(jīng)過一段時間的移動時間，所以測量的實(shí)時性要差，沒 有實(shí)現(xiàn)實(shí)時工作；2)線激光器移動掃描測量方法需要專門的移動平臺，移動平臺要精確控 制，并增加了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的發(fā)明目的是:為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問題，本發(fā)明提出了一種 簡單、高效、應(yīng)用范圍更廣的基于雙波面干涉條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于雙波面干涉條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定 方法，包括以下步驟：
[0010] A、獲取經(jīng)待測量物體光學(xué)輪廓所調(diào)制的雙波面干涉條紋陣列圖像，根據(jù)標(biāo)定板圖 像坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的映射關(guān)系構(gòu)建定標(biāo)t吳型；
[0011] B、將一條干涉條紋對應(yīng)待測量物體的一個截面，根據(jù)步驟A中的定標(biāo)模型對多個 截面上采用定標(biāo)板定標(biāo)，確定定標(biāo)參數(shù)；
[0012] C、根據(jù)步驟B中得到的多個截面上的定標(biāo)參數(shù)與垂直于條紋方向上移動距離的關(guān) 系繪制變化曲線，并構(gòu)建擬合函數(shù)進(jìn)行擬合處理；
[0013] D、依次將垂直于條紋方向上移動距離代入步驟C中構(gòu)建的擬合函數(shù)，得到每條干 涉條紋的定標(biāo)參數(shù)；
[0014] E、根據(jù)每條干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)和定標(biāo)參數(shù)，得到每條干涉條紋對應(yīng)截面的形狀 數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對待測量物體光學(xué)輪廓測量的標(biāo)定。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟A中獲取經(jīng)待測量物體光學(xué)輪廓所調(diào)制的雙波面干涉條紋陣 列圖像具體為采用由透鏡、第一介質(zhì)片和第二介質(zhì)片組成的光學(xué)系統(tǒng)生成大面積雙波面干 涉條紋陣列，并采用CCD相機(jī)接收經(jīng)待測量物體光學(xué)輪廓所調(diào)制的雙波面干涉條紋陣列圖 像;所述透鏡用于接收激光光束并轉(zhuǎn)換為平行于其光軸方向的激光光束;所述第一介質(zhì)片 和第二介質(zhì)片均設(shè)置于透鏡出射光路上，所述第一介質(zhì)片與透鏡光軸方向呈夾角放置，所 述第二介質(zhì)片與透鏡光軸方向垂直放置。
[0016] 進(jìn)一步地，所述步驟A中獲取經(jīng)待測量物體光學(xué)輪廓所調(diào)制的雙波面干涉條紋陣 列圖像還包括對雙波面干涉條紋陣列圖像進(jìn)行激光鎖定成像、灰度化、均值濾波、二值化、 閉運(yùn)算、細(xì)化處理。
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟A中定標(biāo)模型具體為： X = /兒/V + + c/// + ?η，十 f
[0018] 4 I V = gw2 + /mv + /v7 + /w + λν + /
[0019] 其中，（x，y)為真實(shí)坐標(biāo)，（u，v)為圖像坐標(biāo)，（a，b，c，g，h，i)為畸變參數(shù)，（d，e, j， k)為旋轉(zhuǎn)參數(shù)，（f, 1)為平移參數(shù)。
[0020] 進(jìn)一步地，所述步驟B將一條干涉條紋對應(yīng)待測量物體的一個截面，在多個截面上 利用定標(biāo)板定標(biāo)，確定定標(biāo)模型中的定標(biāo)參數(shù)，具體為:將定標(biāo)板圖像坐標(biāo)按照定標(biāo)模型進(jìn) 行轉(zhuǎn)換，判斷定標(biāo)板上的畸變橢圓圖像是否變?yōu)閳A形;若畸變橢圓圖像變?yōu)閳A形，則說明定 標(biāo)參數(shù)正確，得到定標(biāo)模型中的定標(biāo)參數(shù);若畸變橢圓圖像沒有變?yōu)閳A形，則說明定標(biāo)參數(shù) 不正確。
[0021] 進(jìn)一步地，所述步驟C中構(gòu)建擬合函數(shù)進(jìn)行擬合處理具體為采用三次多項(xiàng)式對變 化曲線進(jìn)行擬合，再采用最小二乘法計(jì)算擬合參數(shù)，三次多項(xiàng)式表示為：
[0022] A = ao+aiz+a2Z2+a3Z3
[0023] 其中，A為定標(biāo)參數(shù)，z為垂直于條紋方向上移動距離，&〇，&1，&2， &3為擬合參數(shù)。
[0024] 進(jìn)一步地，所述步驟E中實(shí)現(xiàn)對待測量物體光學(xué)輪廓測量的標(biāo)定具體為:根據(jù)每條 干涉條紋對應(yīng)截面的形狀數(shù)據(jù)及干涉條紋實(shí)際間距，結(jié)合定標(biāo)板圖像坐標(biāo)和世界坐標(biāo)，采 用OpenGL繪圖方式，構(gòu)建待測量物體光學(xué)輪廓，實(shí)現(xiàn)對待測量物體光學(xué)輪廓測量的標(biāo)定。
[0025] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過構(gòu)建雙波面干涉條紋陣列圖像定標(biāo)模型，并采 用擬合的方式確定每條干涉條紋的定標(biāo)模型中的定標(biāo)參數(shù)，大大減少了標(biāo)定次數(shù)，簡便高 效的實(shí)現(xiàn)大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明的基于雙波面干涉條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法流程示 意圖。
[0027] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中標(biāo)定后的雙波面干涉條紋陣列圖像示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0030] 如圖1所示，為本發(fā)明的基于雙波面干涉條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方 法流程示意圖。一種基于雙波面干涉條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法，包括以下 步驟：
[0031] A、獲取經(jīng)待測量物體光學(xué)輪廓所調(diào)制的雙波面干涉條紋陣列圖像，根據(jù)標(biāo)定板圖 像坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的映射關(guān)系構(gòu)建定標(biāo)t吳型；
[0032] B、將一條干涉條紋對應(yīng)待測量物體的一個截面，根據(jù)步驟A中的定標(biāo)模型對多個 截面上采用定標(biāo)板定標(biāo)，確定定標(biāo)參數(shù)；
[0033] C、根據(jù)步驟B中得到的多個截面上的定標(biāo)參數(shù)與垂直于條紋方向上移動距離的關(guān) 系繪制變化曲線，并構(gòu)建擬合函數(shù)進(jìn)行擬合處理；
[0034] D、依次將垂直于條紋方向上移動距離代入步驟C中構(gòu)建的擬合函數(shù)，得到每條干 涉條紋的定標(biāo)參數(shù)；
[0035] E、根據(jù)每條干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)和定標(biāo)參數(shù)，得到每條干涉條紋對應(yīng)截面的形狀 數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對待測量物體光學(xué)輪廓測量的標(biāo)定。
[0036] 在步驟A中，獲取經(jīng)待測量物體光學(xué)輪廓所調(diào)制的雙波面干涉條紋陣列圖像具體 為采用由透鏡、第一介質(zhì)片和第二介質(zhì)片組成的光學(xué)系統(tǒng)生成大面積雙波面干涉條紋陣 列，并采用CCD相機(jī)接收經(jīng)待測量物體光學(xué)輪廓所調(diào)制的雙波面干涉條紋陣列圖像;本發(fā)明 的透鏡設(shè)置于激光光源的光路上，其用于接收激光光束并將激光光束轉(zhuǎn)換為平行于透鏡光 軸方向的激光光束;第一介質(zhì)片和第二介質(zhì)片均設(shè)置于透鏡的出射光路上，第一介質(zhì)片與 透鏡光軸方向呈夾角放置，第二介質(zhì)片與透鏡光軸方向垂直放置。如圖2所示，為本發(fā)明實(shí) 施例中光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。透鏡1轉(zhuǎn)換后的光束穿過第一介質(zhì)片2后投射在第二介質(zhì)片3， 經(jīng)第二介質(zhì)片3的兩個表面反射后再由第一介質(zhì)片2的一個表面進(jìn)行反射，從而投射至待測 量物體表面。第一介質(zhì)片2和第二介質(zhì)片3均為光學(xué)平行平板，第一介質(zhì)片2包含A、B兩個平 行表面，第二介質(zhì)片3包含C、D兩個平行表面;第一介質(zhì)片2設(shè)置在透鏡2的出射光路上，高斯 光束通過其A表面入射，再由其B表面出射;第二介質(zhì)片3設(shè)置在第一介質(zhì)片2的出射光路上， 高斯光束投射在其C表面，一部分高斯光束直接反射，另一部分高斯光束通過C表面入射，再 由其D表面反射后通過C表面出射，從而將高斯光束分裂為兩個近似球波面，在兩個球面波 重疊區(qū)域產(chǎn)生大面積細(xì)密的平行干涉條紋陣列。本發(fā)明解決了掃描方法測量實(shí)時性差的問 題，實(shí)現(xiàn)了測量的快速實(shí)時，測量無需移動平臺，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);還解決了現(xiàn)有技術(shù)成 本高的問題，不再要求使用高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)光柵，只需要一些簡單的光學(xué)儀器就可以實(shí)現(xiàn)測 量，可以得到比面結(jié)構(gòu)光投影圖像間距更短，更清晰的條紋，從而可以測更小的物體;本發(fā) 明能夠適應(yīng)各種測量環(huán)境的要求，在實(shí)踐中取得了良好的效果。
[0037] 本發(fā)明可以采用CCD相機(jī)來獲取經(jīng)待測量物體光學(xué)輪廓所調(diào)制的雙波面干涉條紋 陣列圖像，并對雙波面干涉條紋陣列圖像進(jìn)行激光鎖定成像、灰度化、均值濾波、二值化、閉 運(yùn)算、細(xì)化處理。根據(jù)標(biāo)定板圖像坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的映射關(guān)系構(gòu)建定標(biāo)模型，將標(biāo)定板 圖像坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的映射關(guān)系采用多項(xiàng)式表示，構(gòu)建定標(biāo)模型表示為： .V ^ cm2 + buv + Cv2 + du + ev + f
[0038] ] , ,
[y = gir + Jmv + iv~ + ju + kv +1
[0039] 其中，（x，y)為真實(shí)坐標(biāo)，（u，v)為圖像坐標(biāo)，（a，b，c，g，h，i)為畸變參數(shù)，（d，e, j， k)為旋轉(zhuǎn)參數(shù)，（f, 1)為平移參數(shù)。
[0040] 在步驟B中，將一條干涉條紋對應(yīng)待測量物體的一個截面，根據(jù)步驟A中的定標(biāo)模 型對多個截面上采用定標(biāo)板定標(biāo)，將定標(biāo)模型轉(zhuǎn)化為矩陣形式，表示為：
[0042] B=[ χιχ2.. .X20yiy2. . .y20]'
[0043] C= [abcdefghi jkl]T
[0044] C=A-1B
[0045] 其中矩陣C就是還原截面圖像時所需使用的12個定標(biāo)參數(shù)組成的。將標(biāo)定板沿著 條紋放置，拍攝定標(biāo)板圖像，根據(jù)標(biāo)定板上的20個已知點(diǎn)坐標(biāo)，在標(biāo)定板圖像上取對應(yīng)的20 個點(diǎn)，得到20個點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，根據(jù)定標(biāo)模型和這兩組坐標(biāo)建立超定方程組，采用最小二乘 法即可得到12個定標(biāo)參數(shù)。在定標(biāo)板上有一標(biāo)準(zhǔn)圓，在雙波面干涉條紋陣列圖像中畸變?yōu)?一橢圓，將定標(biāo)板圖像坐標(biāo)按照定標(biāo)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，判斷定標(biāo)板上的畸變橢圓圖像是否變 為圓形;若畸變橢圓圖像變?yōu)閳A形，則說明定標(biāo)參數(shù)正確，得到定標(biāo)模型中的定標(biāo)參數(shù);若 畸變橢圓圖像沒有變?yōu)閳A形，則說明定標(biāo)參數(shù)不正確。
[0046] 在步驟C中，本發(fā)明根據(jù)步驟B中得到的多個截面上的定標(biāo)參數(shù)繪制變化曲線，從 而確定定標(biāo)參數(shù)的變化規(guī)律。對于定標(biāo)參數(shù)變化曲線中參數(shù)變化規(guī)律，本發(fā)明通過構(gòu)建擬 合函數(shù)進(jìn)行擬合處理，由于標(biāo)定參數(shù)是垂直于條紋方向上距離的連續(xù)變化函數(shù)，參數(shù)變化 規(guī)律用多項(xiàng)式擬合，可以大大減小標(biāo)定次數(shù)，具體為采用三次多項(xiàng)式作為擬合函數(shù)對變化 曲線進(jìn)行擬合，三次多項(xiàng)式表示為：
[0047] A = ao+aiz+a2Z2+a3Z3
[0048] 其中，A為定標(biāo)參數(shù)，z為定標(biāo)板垂直于條紋方向上移動距離，&〇，&1， &2，&3為擬合參 數(shù)。
[0049] 本發(fā)明采用最小二乘法計(jì)算擬合參數(shù)，具體為對12個定標(biāo)參數(shù)中的每一個定標(biāo)參 數(shù)A，取多個z位置處的A值和z值帶入上式進(jìn)行擬合，得到4個擬合參數(shù)，最后12個定標(biāo)參數(shù) 中的每一個都得到4個擬合參數(shù)。
[0050] 在步驟D中，本發(fā)明依次將垂直于條紋方向上移動距離代入步驟C中構(gòu)建的擬合函 數(shù)，即可得到每條干涉條紋處的12個定標(biāo)參數(shù)。
[0051] 在步驟E中，本發(fā)明根據(jù)每條干涉條紋的圖像數(shù)據(jù)和定標(biāo)參數(shù)，得到每條干涉條紋 對應(yīng)截面的形狀數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對待測量物體光學(xué)輪廓測量的標(biāo)定，具體為:根據(jù)每條干涉條紋 對應(yīng)截面的形狀數(shù)據(jù)及干涉條紋實(shí)際間距，結(jié)合定標(biāo)板圖像坐標(biāo)和世界坐標(biāo)，采用OpenGL 繪圖方式，構(gòu)建待測量物體光學(xué)輪廓，實(shí)現(xiàn)對待測量物體光學(xué)輪廓測量的標(biāo)定。如圖3所示， 為本發(fā)明實(shí)施例中標(biāo)定后的雙波面干涉條紋陣列圖像示意圖。
[0052] 本發(fā)明解決了掃描方法測量實(shí)時性差的問題，實(shí)現(xiàn)了測量的快速實(shí)時，測量無需 移動平臺，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);還解決了現(xiàn)有技術(shù)成本高的問題，不再要求使用高質(zhì)量的結(jié) 構(gòu)光柵，只需要一些簡單的光學(xué)儀器就可以實(shí)現(xiàn)測量，可以得到比面結(jié)構(gòu)光投影圖像間距 更短，更清晰的條紋，從而可以測更小的物體;本發(fā)明能夠適應(yīng)各種測量環(huán)境的要求，不管 是在黑暗環(huán)境還是在明亮環(huán)境中都能很好地工作，在實(shí)踐中取得了良好的效果，這一點(diǎn)在 實(shí)際操作和使用中是可以決定測量過程成敗的一個因素。
[0053]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā) 明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各 種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于雙波面干設(shè)條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法，其特征在于，包括 W下步驟： A、 獲取經(jīng)待測量物體光學(xué)輪廓所調(diào)制的雙波面干設(shè)條紋陣列圖像，根據(jù)標(biāo)定板圖像坐 標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的映射關(guān)系構(gòu)建定標(biāo)模型； B、 將一條干設(shè)條紋對應(yīng)待測量物體的一個截面，根據(jù)步驟A中的定標(biāo)模型對多個截面 上采用定標(biāo)板定標(biāo)，確定定標(biāo)參數(shù)； C、 根據(jù)步驟B中得到的多個截面上的定標(biāo)參數(shù)與垂直于條紋方向上移動距離的關(guān)系繪 制變化曲線，并構(gòu)建擬合函數(shù)進(jìn)行擬合處理； D、 依次將垂直于條紋方向上移動距離代入步驟C中構(gòu)建的擬合函數(shù)，得到每條干設(shè)條 紋的定標(biāo)參數(shù)； E、 根據(jù)每條干設(shè)條紋的圖像數(shù)據(jù)和定標(biāo)參數(shù)，得到每條干設(shè)條紋對應(yīng)截面的形狀數(shù) 據(jù)，實(shí)現(xiàn)對待測量物體光學(xué)輪廓測量的標(biāo)定。2. 如權(quán)利要求1所述的基于雙波面干設(shè)條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法，其 特征在于，所述步驟A中獲取經(jīng)待測量物體光學(xué)輪廓所調(diào)制的雙波面干設(shè)條紋陣列圖像具 體為采用由透鏡、第一介質(zhì)片和第二介質(zhì)片組成的光學(xué)系統(tǒng)生成大面積雙波面干設(shè)條紋陣 列，并采用CCD相機(jī)接收經(jīng)待測量物體光學(xué)輪廓所調(diào)制的雙波面干設(shè)條紋陣列圖像;所述透 鏡用于接收激光光束并轉(zhuǎn)換為平行于其光軸方向的激光光束;所述第一介質(zhì)片和第二介質(zhì) 片均設(shè)置于透鏡出射光路上，所述第一介質(zhì)片與透鏡光軸方向呈夾角放置，所述第二介質(zhì) 片與透鏡光軸方向垂直放置。3. 如權(quán)利要求2所述的基于雙波面干設(shè)條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法，其 特征在于，所述步驟A中獲取經(jīng)待測量物體光學(xué)輪廓所調(diào)制的雙波面干設(shè)條紋陣列圖像還 包括對雙波面干設(shè)條紋陣列圖像進(jìn)行激光鎖定成像、灰度化、均值濾波、二值化、閉運(yùn)算、細(xì) 化處理。4. 如權(quán)利要求3所述的基于雙波面干設(shè)條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法，其 特征在于，所述步驟A中定標(biāo)模型具體為：其中，（x，y)為真實(shí)坐標(biāo)，（u，v)為圖像坐標(biāo)，（a，b，c，g，h, i)為崎變參數(shù)，（d，e, j，k)為 旋轉(zhuǎn)參數(shù)，（f，l)為平移參數(shù)。5. 如權(quán)利要求4所述的基于雙波面干設(shè)條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法，其 特征在于，所述步驟B將一條干設(shè)條紋對應(yīng)待測量物體的一個截面，在多個截面上利用定標(biāo) 板定標(biāo)，確定定標(biāo)模型中的定標(biāo)參數(shù)，具體為:將定標(biāo)板圖像坐標(biāo)按照定標(biāo)模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 判斷定標(biāo)板上的崎變楠圓圖像是否變?yōu)閳A形;若崎變楠圓圖像變?yōu)閳A形，則說明定標(biāo)參數(shù) 正確，得到定標(biāo)模型中的定標(biāo)參數(shù);若崎變楠圓圖像沒有變?yōu)閳A形，則說明定標(biāo)參數(shù)不正 確。6. 如權(quán)利要求5所述的基于雙波面干設(shè)條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法，其 特征在于，所述步驟C中構(gòu)建擬合函數(shù)進(jìn)行擬合處理具體為采用Ξ次多項(xiàng)式對變化曲線進(jìn) 行擬合，再采用最小二乘法計(jì)算擬合參數(shù)，Ξ次多項(xiàng)式表示為： A =日日+日1Z+日2z2+日化3 其中，A為定標(biāo)參數(shù)，Z為垂直于條紋方向上移動距離，曰日，曰1，曰2，曰3為擬合參數(shù)。7.如權(quán)利要求6所述的基于雙波面干設(shè)條紋陣列的大面積光學(xué)輪廓測量標(biāo)定方法，其 特征在于，所述步驟E中實(shí)現(xiàn)對待測量物體光學(xué)輪廓測量的標(biāo)定具體為:根據(jù)每條干設(shè)條紋 對應(yīng)截面的形狀數(shù)據(jù)及干設(shè)條紋實(shí)際間距，結(jié)合定標(biāo)板圖像坐標(biāo)和世界坐標(biāo)，采用化en化 繪圖方式，構(gòu)建待測量物體光學(xué)輪廓，實(shí)現(xiàn)對待測量物體光學(xué)輪廓測量的標(biāo)定。
【文檔編號】G01B11/24GK105841633SQ201610345429
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】余學(xué)才, 王曉龐, 肖景天, 任華西
【申請人】電子科技大學(xué)