光栅投影测量系统中的相位误差校正算法.pdf

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1、第34卷第7期光学学报Vo1．34，NO．72014年7月ACTAOPTICASINICAJuly，2014光栅投影测量系统中的相位误差校正算法吴蜀予。杨宜民钟震宇卢杏坚。，广东工业大学自动化学院，广东广州510001、＼广东省自动化研究所，广东广州510070／摘要依据光栅图像的相位单调增长特性，提出了一种基于最小二乘法的单调光顺算法进行光栅相位误差校正。详细分析了光栅图像的相位单调特性和相位误差，以光栅图像相位的单调性为约束条件，改进了传统的最小二乘拟合方法，对绝对相位图进行相位误差校正。实验结果表明，该方法降

2、低了投影仪伽马非线性造成的相位误差，误差减少6O以上，校正后的绝对相位具有光滑性良好的优点。关键词测量；最小二乘法；单调光顺算法中图分类号TN206文献标识码Adoi：10．3788／AOS201434．0712005PhaseErrorCorrectionAlgorithmforGratingProjectionMeasurementSystemWuShuyu’。YangYiminZhongZhenyu。LuXingjian。／SchoolofAutomation，GuangdongUniversityofTec

3、hnology，Guangzhou，Guangdong510001，China、＼GuangdongInstituteofAutomation，Guangzhou，Guangdong510070，China／AbstractBasedonmonotonousgrowthcharacteristicsofthephaseofgratingimages，amonotonoussmoothingalgorithmbasedonleastsquaremethodisproposedforphaseerrorcompensa

4、tion．Themonotonouscharacteristicsanderrorofphaseareanalyzedindetail．Thenamonotonoussmoothingalgorithmbasedondevelopedleastsquaremethodisusedtocorrectphaseerrorofabsolutephasediagram．Experimentalresultsshowthatthegammanonlinearityoftheprojectorisreducedbymoreth

5、an60％。andthecorrectedabsolutephasehastheadvantageofgoodsmooth．Keywordsmeasurement：leastsquaremethod；monotonoussmoothingalgorithm0CIScodesl2O．5050：110．68801引言要是由投影仪伽马非线性干扰引起的，成为影响测量系统测量精度的主要因素。基于相位法的光栅投影技术_1是近年发展起Hu等通过图像像素的灰度梯度计算条纹的来的具有代表性的一种三维视觉测量技术。这种方相位差，克服光

6、栅投影系统中条纹的非正弦和非周法通过向被测物体投影正弦光栅条纹，由条纹图像期性带来的误差。Guo等]基于统计分析，通过校获得高精度的光栅相位分布，进而计算得到物体的正伽马干扰来提高相位计算的精度。Baker等口。。尝三维形状。其中相移技术是一种常用的分析方试使用神经网络训练来消除光栅图像的非正弦性。法]。系统的相位误差有两个主要来源：相移误差和非正弦波形误差。相移误差由相移步距的不准Chen等L1提出了一种使用光滑样条曲线逼近的方法对光栅图像非正弦性引起的相位误差进行补偿。确引起，随着数字投影技术的发展，数字投影仪

7、Zhang等u鉴于伽马校正中的非线性因素，建立了(DLP)可看作消除了相移误差。非正弦波形误差主收稿日期：2013—12—20；收到修改稿日期：2014—02—27作者简介：吴蜀予(1987)，男，硕士研究生，主要从事机器视觉、图像处理等方面的研究。E—mail：wohejingfeng@163．corn导师简介：杨宜民(1945一)，男，教授，博士生导师，主要从事智能控制科学与技术方面的研究。E—mail：yiyang@gdut．edu．cn*通信联系人。E—mail：zy．zhong@gia．ac．cn光学学报

8、测量值与实际值的误差表，通过查表法直接补偿误式中(，)=“，T为周期，(“，)为投影像素的差。这些校正和补偿方法，重点都在于对光栅条纹坐标，a和b分别为正弦光栅的直流分量和振幅，的非正弦性误差进行补偿，通过建立相位误差模型(“，)为(“，)对应的相位，在理想情况下，投或相位误差查找表对畸变相位进行补偿，没有考虑影出的光栅图像的光强值分布也应该符合标准正弦到相