产生正弦光栅的二值化面积编码新方法.pdfVIP

第 9卷 第 1期 光 学 与 光 电 技 术 Vo1．9，No．1 2011年 2月 OPTICS＆．OPTOEIECTR()NICTECHNOLOGY February，2011 文章编号：1672—3392(2011)01—0036—06 产生正弦光栅的二值化面积编码新方法 李平平 张启灿 (四川大学光 电科学技术系，四川 成都 610064) 摘要 基于面积编码的二值化算法，提 出了一定改进 ，即在对二值化模板进行填充时，用分散的、 尽可能等间距的填充方法代替分块的、非等间隔的填充方法，并将此光栅制作 出来用于三维形貌 测量。利用二元编码光栅的频谱分布特征和光学系统固有的低通滤波特征 ，可以将二元分布的 模板转化为测量区域的正弦分布，同时叉滤去了量化噪声，得到质量较好的正弦光场。计算机模 拟 以及 实验验证 了该方法的可行性。 关键词 正弦光栅 ；二值化 ；面积编码 ；三维面形测量 中图分类号 TN247 文献标识码 A 1 引 言 2 原理介绍 基于光栅投影的光学测量技术在_二维面形测 2．1 面积编码 量 中有重要的应用E。]，在传统的测量方法当中， 为了便于分析，设待编码的正弦光场强度分布 大都是投影计算机模拟的正弦光栅 ，这种投影的光 为 栅相邻像素间的灰度值并不是按正弦曲线渐变的 C(z)一0．5+0．5cosf ) (1) 而是跳变的分布 ，不是真正 的正弦光栅 ，影响了最 ＼ ／ 终的测量精度l3]。因此，在三维测量中，产生高精 其 中，0≤c()≤1，P为光栅周期 。将此正弦光场 度的正弦光场一直是人们关注的 目标 。 的一个周期沿前进方 向分成 个等分，根据下式 利用面积编码_4]的二值化方法 ，可 以得到正 算出每个等分 的透过率 ： 弦分布的光场 。即采用二元光栅编码 的方法生成 ()一1 Ec()]d— E ～ √7 二值化光栅，这种光栅模板投影后经过光学系统的 1 1 低通滤波特性 ，能产生质量较好的正弦光场。面积 十 十sinncI(J)COSI( J) (2) 编码是通过对正弦光场等分 、量化、填充的方法来 其中，一声／N 表示每一等分的宽度 ，而sinf(z)一 实现的，使用这种二值化光栅模板进行投影比传统 (sinz) ，∈[O，N ～1]。反映到灰度可以这样 的条纹投影具有高精度和高对 比度 [。的特点。 来看，将每个等分所有像素的灰度值相加再除以该 本文在面积编码 的基础上进行 了改进 ，即对正 区间的像素点个数，就可 以得到该等分的透过率。 弦模板进行填充时，用尽可能分散的填充方法代替 假如N 一10，那么计算出每个等分的透过率如图 原来的分块填充，从而达到减少频域量化噪声 ，提高 1所示 。取其 中第二个等分，透过率为 79／100的 光栅正弦性的目的。由于传统中投影的光栅条纹分 区域进行填充，