(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211168313.9 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 哈尔滨理工大 学 地址 150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学 府路52号 (72)发明人 于双　邹旭彤　赵烟桥　吴爽　 杨文龙　吴海滨　孙晓明　于晓洋　 (51)Int.Cl. G01N 21/47(2006.01) G01B 11/25(2006.01) G01B 11/00(2006.01) G06T 17/00(2006.01) G06V 10/40(2022.01) G06V 10/42(2022.01) (54)发明名称 基于斜条纹图案的表面漫反射率和三维形 貌一体成像方法 (57)摘要 本发明基于斜条纹图案的表面漫反射率和 三维形貌一体成像方法属于结构光三维成像技 术领域； 该方法通过生成不同频率的余弦斜条纹 图案， 在漫反射板和样品上分别形成固定光波下 余弦斜条 纹图像， 再进行傅里叶变换得到图像频 谱， 并进行滤波和傅里叶逆变换， 得到直流分量 和一阶频谱分量的空域表达形式， 进而得到图像 像素点所对应样品表面漫反射率和包裹相位， 对 包裹相位进行展开得到绝对相位并计算图像像 素点所对应的样品表面三维坐标， 最后实现样品 表面的漫反射率和三维形貌一体成像； 本发明同 采用正条纹图案的传统傅里叶变换三维成像方 法相比， 提高了样品表面三维坐标的测量准确 度， 并实现了样品表面漫反射测量， 进而实现漫 反射率和三维形貌一体成像 。 权利要求书3页 说明书10页 附图10页 CN 115524311 A 2022.12.27 CN 115524311 A 1.基于斜条纹图案的表面漫反射率和三维形貌一体成像方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： 步骤a、 计算机生成3幅不同频率的二维余弦斜条纹图案： 其中， (x,y)为图案像素点坐标； I1(x,y)为第1幅二维余弦斜条纹图案像素强度， I2(x, y)为第2幅二维余弦斜条纹图案像素强度， I3(x,y)为第3幅二维余弦斜条纹图案像素强度； IDC为二维余弦条纹图案的平均强度； IAC为二维余弦条纹图案的调制强度； 和 分别为二 维余弦斜条纹图案I1(x,y)沿x轴和y轴的频率， 和 分别为二维余弦斜条纹图案I2(x,y) 沿x轴和y轴的频率， 和 分别为二维余弦斜条纹图案I3(x,y)沿x轴和y轴的频率； 步骤b、 计算机控制水平放置的投影仪将步骤a中的第1幅余弦斜条纹图案I1(x,y)垂直 投射到可见光波段漫反射为98 ％的标准漫反射板上， CCD相机光轴与投影仪光轴相交形成 夹角 α， 标准漫反射板上形成的余弦斜条纹图像经滤光片滤光后成像到CCD相机上以形成固 定光波下的余弦斜条纹图像 其中， (x0,y0)为图像像素点坐标； MTFsystem为成像系统的调制传递函数； Rref为标准漫反 射版的漫反射率， Rref＝0.98； 和 分别为余弦斜条纹图像 沿相机像面坐标系 x0轴和y0轴的空间载波频率； 步骤c、 计算机控制水平放置的投影仪按时序依次将步骤a中的3幅二维余弦斜条纹图 案I1(x,y)、 I2(x,y)、 I3(x,y)垂直投射到被测样品表面上， 被测样品表面与标准漫反射板的 空间深度位置相同， 被测样品表面上形成的余弦斜条纹图像经滤光片滤光后成像到CCD相 机上以形成固定光波下的3幅余弦斜条纹图像 其中， (x0,y0)为图像像 素点坐标； MTFsystem为成像系统的调制传递函数； R(x0,y0)为图像 像素点(x0,y0)所对应的被测样品表面的漫反射率； 和 分别为余弦斜条纹图像 沿相机像面 坐标系x0轴和y0轴的空间载波频率； 和 分别为余弦斜条纹图像 沿相 机像面坐标系x0轴和y0轴的空间载波频率； 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115524311 A 2和 分别为余弦斜条纹图像 沿相机像面坐标系x0轴和y0轴的空间载波频率； 步骤d、 对步骤b中的余弦斜条纹图像 和步骤c中的余弦斜条纹图像 和 进行二维傅里叶变换 得到图像频谱： 其中， 为二维傅里叶变换运算； 为余弦斜条 纹图像 傅里叶 变换后的频谱， 为余弦斜条纹图像 傅里叶变换后的频谱， 为 余弦斜条纹图像 傅里叶变换后的频谱， 为余弦斜条纹图像 傅 里叶变换后的频谱； 和 分别为余弦斜条纹图像沿x0轴和y0轴的空间频率； 为 的一阶频谱分量， 且 为 的一阶频谱分量， 且 为 的一阶频 谱分量， 且 为 的一阶频 谱分量， 且 为 的复 共 轭 ， 为 的 复 共 轭 ， 为 的复共轭， 为 的复共轭； 步骤e、 采用二维频域低通滤波器分隔提取出步骤d中 和 的零阶 频谱分量 和 然后对 和 进行二维傅里叶逆变换得到余弦斜条权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115524311 A 3