朱进进 吴雨祥 邵晓鹏

(西安电子科技大学物理与光电工程学院, 西安 710071)

相移轮廓术(phase shifting profilometry, PSP)至少需要三帧条纹图提取物体的相位信息.在动态测量中, 减少条纹数有助于快速测量, 并且可以抑制运动物体存在的相移误差.为了克服上述问题, 本文提出基于利萨茹椭圆拟合(Lissajous ellipse fitting, LEF)的两步相移轮廓术, 针对条纹背景和调制度分布不均匀导致的LEF相位误差, 给出了误差抑制方法.实验实现了基于LEF的两步相移动态场景测量, 与多帧PSP相比,本文所述方法可以减少条纹帧数并且可抑制物体的运动导致的相移误差.

1 引 言

相移轮廓术(phase shifting profilometry, PSP)由于具有非接触、快速和高精度的性能被广泛应用到物体的三维测量中[1−4].同时, 它也被广泛应用到其他领域[5−9], 如在线检测、人脸识别、逆向工程和文物保护.然而, PSP通常需要至少3帧条纹图提取物体的相位, 因此, 该技术会不可避免地降低时间效率.另外, 在实际的PSP系统, 当测量动态物体时, 由于PSP对运动的物体比较敏感, 因此,物体在条纹图中的位置不同将会导致相移误差, 进而影响物体的相位测量精度.

PSP在动态测量中的相位误差问题是近几年PSP领域内的热点问题[10−12], 2018年, Liu等[13]通过利用投影仪的针孔模型, 确定了运动物体引入的相移误差, 并进行补偿以精确的重建物体的三维(three dimensional, 3D)形貌.同年, Wang等[14]建立了相位误差模型, 并应用Hilbert算法对条纹图进行 π /2 相移, 并提取相位以补偿原相位.Feng等[15]推导了物体在条纹图之间的相移量与相位的关系式, 通过……