1.一种基于复墨西哥帽小波的三维面形测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
s1、将被测物体放置于参考平面,采用投影仪将条纹图投影至被测物体表面,并通过ccd相机采集受被测物体的物面面形调制的变形条纹图;
s2、采用一维复墨西哥帽小波变换获取变形条纹图中携带的相位信息;
s3、根据变形条纹图中携带的相位信息计算得到被测物体与参考平面的相位差;
s4、根据被测物体高度与相位差的映射关系,测量得到被测物体的三维面形信息。
2.根据权利要求1所述的三维面形测量方法,其特征在于,所述步骤s1中需保持投影仪的投影光轴和ccd相机的成像光轴之间存在夹角,且投影仪的出瞳到参考平面的距离与ccd相机入瞳到参考平面的距离相等。
3.根据权利要求1所述的三维面形测量方法,其特征在于,所述步骤s1中ccd相机采集的变形条纹图表示为:
i(x,y)=a(x,y)+b(x,y)cos(2πf0x+φ(x,y))+n(x,y)(1)
其中i(x,y)表示受被测物体的物面面形调制的变形条纹图,a(x,y)为背景光强,b(x,y)为被测物体物面非均匀反射率,f0为光栅的基频,φ(x,y)为被测物体物面高度变化引起的调制相位,n(x,y)为成像过程中引入的噪声,x,y为条纹图像的横纵坐标。
4.根据权利要求3所述的三维面形测量方法,其特征在于,所述步骤s2包括以下分步骤:
s21、对变形条纹图i(x,y)沿着条纹结构方向任一行ix(y)进行一维复墨西哥帽小波变换,并利用小波变换公式的频域公式计算得到小波变换系数wi(a,b);
s22、根据小波变换系数wi(a,b)计算得到小波的幅值a(a,b)和相位
s23、在每个平移因子b的位置,获取最大幅值a(ar,b)对应的最佳伸缩因子ar,得到其对应相位
s24、通过小波遍历每个平移因子b位置的条纹,得到小波变换提取的相位
s25、将小波变换提取的截断在(-π,π)的相位
5.根据权利要求4所述的三维面形测量方法,其特征在于,所述步骤s21中小波变换系数wi(a,b)的计算公式为:
小波变换公式的频域公式为:
其中ψa,b(y)为子小波,a为尺度因子,b为平移因子,
其中ψcmexh(·)表示复墨西哥帽小波函数,ψmexh(·)表示实墨西哥帽小波函数,
6.根据权利要求4所述的三维面形测量方法,其特征在于,所述步骤s22中小波的幅值a(a,b)和相位
其中real[wi(a,b)]表示小波变换系数wi(a,b)的实部,imag[wi(a,b)]表示小波变换系数wi(a,b)的虚部。
7.根据权利要求4所述的三维面形测量方法,其特征在于,所述步骤s3中被测物体与参考平面的相位差δφ(x,y)的计算公式为:
δφ(x,y)=φ(x,y)-φ0(x,y)(12)
其中φ(x,y)表示变形条纹图中携带的相位信息,φ0(x,y)表示投影仪将条纹图投影至参考平面上时ccd相机采集到的条纹图中携带的相位信息。
8.根据权利要求7所述的三维面形测量方法,其特征在于,所述步骤s4中被测物体高度与相位差的映射关系为:
其中h(x,y)表示被测物体的物面高度,f0为光栅的基频,l0为ccd相机入瞳到参考平面的距离,d为投影仪的出瞳到ccd相机入瞳的距离。