
主动式三维测量具有非接触、无损害、灵活性高、实时性、速度快等优势,主动式的光学三维测量根据工作原理的不同可以分成三类:基于激光测距测量法、基于结构光和基于干涉信号等类型。其中基于结构光的方法有——直接三角法、点结构光、线结构光、面结构光,其中面结构光又称为光栅相位法,根据相位检测的方式可分为叠栅法、移相法、变换法(傅里叶变换轮廓法、小波变换轮廓法);
以目前比较经典的测量方法——光栅相位法为例:
光栅相位法又称为相位三维测量轮廓术(PMP, Phase Measuring Profilometry),它的工作原理是将正弦变化光栅条纹投影到待测物体表面,待测物体表面的空间信息会调制投影的条纹,投影条纹从而发生形变,对摄像机采集到的投影条纹的相位和振幅进行解调运算后,可以得到待测物体的三维信息。其中典型的方法有傅里叶变换轮廓术(FTP, Fourier Transform Profilometry)和小波变换轮廓术(WTP, WaveletTransform Profilometry)。
傅里叶变换轮廓术的基本原理是对投影正弦光栅图像进行傅里叶变换、滤波,从而将信息在频域上分离,然后通过傅立叶逆变换得到包含深度信息的相位信息,最后根据几何约束关系得到待测物体上的三维信息。它的缺点是因为需要进行傅里叶变换和傅里叶逆变换,所以计算量比较大,同时使用傅里叶变换引入了额外误差。
小波变换轮廓术则是为了解决待测物体的表面结构比较复杂时,傅里叶变换轮廓术误差比较大的问题。它的基本原理是对原始图像进行多级小波分解,然后将原始图像和待测物体背景图像相减后再对图像进行频域处理。