(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 202211487011.8 (22)申请日 2022.11.25 (71)申请人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫 200号 (72)发明人 郑东亮　许征雷　于浩天　韩静　 吕嫩晴　 (74)专利代理 机构 南京苏创专利代理事务所 (普通合伙) 32273 专利代理师 张艳 (51)Int.Cl. G06T 7/62(2017.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 17/14(2006.01) G01B 11/25(2006.01) (54)发明名称 基于点扩散函数解算的大景深条纹投影三 维测量方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于点扩散函数解算的大 景深条纹投影三维测量方法， 包括以下步骤： 通 过投影仪对待测量物体投出基于傅里叶单像素 成像(FSI)的编码条纹图片； 将编码条纹图片用 来求得傅里叶系数切片； 将的傅里叶系数切片通 过傅里叶逆变换得到PSF； 通过三维测量系统采 集待测物体的原始失焦图像； 通过空间变化PSF 对三维测量系统采集得到的失焦图像进行反卷 积获取全聚焦图像； 通过全聚焦图像通过相位恢 复， 相位展开后结合标定参数对相位重建出待测 物体的三维信息。 本发明在相同的相机曝光时间 下， 实现更高的信噪比测量， 本发明方法不需要 其他的硬件支持， 更适 合于FPP领域。 权利要求书3页 说明书6页 附图3页 CN 115546285 A 2022.12.30 CN 115546285 A 1.基于点扩散函数解 算的大景深条纹 投影三维测量方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤一： 设计编码条纹图片： 通过投影仪对待测量物体投出基于傅里叶单像素成像 (FSI)的编码条纹图片； 步骤二： 将步骤一通过工业相机拍摄得到的经过物体调制后的编码条纹图片用来求得 傅里叶系数切片； 步骤三： 求得点扩散函数： 将步骤二所得的傅里叶系数切片通过傅里叶逆变换得到 PSF； 步骤四： 采集待测物体条纹图像： 通过三维测量系统采集待测物体的原 始失焦图像； 步骤五： 获取全聚焦图像： 通过步骤三得到的空间变化PSF对步骤四中三维测量系统采 集得到的失焦图像进行反卷积获取全聚焦图像； 步骤六： 重建三维信 息： 通过步骤五得到的全聚焦图像通过相位恢复， 相位展开后结合 标定参数对相位重建出待测物体的三维信息 。 2.根据权利要求1所述的基于点扩散函数解算的大景深条纹投影三维测量方法， 其特 征在于： 所述步骤一： 对待测量物体投出基于傅里叶单像素成像(FSI)的条 纹图用以下数学 公式表示： ， ， 其中 表示像素坐标， 表示空间频率， 表示背景光强， 表示条纹图案的 调制度， 表示初始相位。 3.根据权利要求2所述的基于点扩散函数解算的大景深条纹投影三维测量方法， 其特 征在于： 所述步骤一中， 由于相机一个像素的可见光面积小于128 ×128像素， 因此 投影条纹 图被设计为周期为128像素的周期性扩展条纹。 4.根据权利要求1所述的基于点扩散函数解算的大景深条纹投影三维测量方法， 其特 征在于： 所述 步骤二中傅里叶系数的切片用以下的公式计算： ， ， 其中， 和 分别表示单像素探测器对垂直和水平二维正弦条纹反射光的响 应， 是与单像素探测器的灵敏度和位置相关的系数。 5.根据权利要求1所述的基于点扩散函数解算的大景深条纹投影三维测量方法， 其特 征在于： 所述 步骤三中P SF的推导过程可以由以下公式计算： ，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115546285 A 2， 其中， 表示一维傅里叶逆变换。 6.根据权利要求1所述的基于点扩散函数解算的大景深条纹投影三维测量方法， 其特 征在于： 所述步骤四中三维测量系统包括投影仪、 相机和计算机， 即条 纹投影轮廓术FPP， 条 纹投影轮廓术通过结合基于单像素测量点扩散函数(PSF)的方式以扩大相机的自由度， 单 像素编码条纹与FP P编码条纹都由同一台投影仪投出， 三维测量系统采集待测物体的原始条纹图片的具体步骤为： 利用计算机设置 固定间隔 的条纹光 栅， 通过投影仪投射 一组正弦条纹图像， 经待测物体反射后经相机 接收。 7.根据权利要求1所述的基于点扩散函数解算的大景深条纹投影三维测量方法， 其特 征在于： 所述步骤五中， 三维测量系统中的相 机的失焦用数学模型表示为聚焦条纹与高斯 函数的卷积， 二维的高斯 函数由下式表示： ， 其表达式为标准差为 的二维正态分布， 均值 点为 ； 所述卷积选用Lucy ‑Richardson反卷积方式， 通过迭代的方式得到结果的， 这种迭代的 方式通常能够比直接求 解的方式得到更好的结果， 这是一种非线性的 的方法， 由下式表述： ， 其中， 为未模糊的清晰图像， 为模糊函数， 为拍到的失焦图 像， 为迭代次数。 8.根据权利要求1所述的基于点扩散函数解算的大景深条纹投影三维测量方法， 其特 征在于： 所述 步骤六中将步骤五得到的全聚焦图像代入到下式 中， 计算得到包裹相位： ， 式中， 为像素坐标， 为相移数， 为编码的相位值， 为相 移步数； 基于格雷码的方式将包裹相位展开得到绝对相位用如下公式表示： ，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115546285 A 3