專利名稱：基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成方法
技術領域：
本發明涉及一種光測量技術，特別涉及一種基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫 爾圖像生成方法。
背景技術：
在物體三維面形測量中，結構光測量技術中的傅里葉變換輪廓術是一種方便、快 捷的測量方法。在此基礎上發展起來的雙頻、變頻、混頻技術使得相位展開由空域變為時 域，普通的空域相位解包裹方法會因相位級數無法確定而導致高度測量失真，而且測量誤 差會擴展，而時域相位展開方法可獲得每個像素點的獨立相位，不僅相位的不確定性通過 數據融合得到修正，而且相位展開是在每個像素點上獨立進行，可以有效地避免誤差傳遞， 由此可以解決截斷相位去包裹的難題，并且可以精確測量物體突變部分的高度，它不僅適 用于測量漸變面形的物體，而且更適用于階躍面形的物體。在上述利用時域相位展開方法 的結構光投影方式中，混頻圖像投影最具優勢，它只需要一幅圖像就可以解調相位，完全滿 足了動態與實時測量的要求，為進一步的實際應用研究奠定了基礎。為此，發展混頻投影技 術是解決各種實際問題的關鍵。
發明內容
本發明是針對一維混頻圖像對物體突變方位的限制及三維面測量中失真的問題， 提出了一種基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成方法，實現了全方位測量，對 于復雜的面形突變物體具有明顯的優勢。它利用雙向的時間相位展開和信息融合，提高了 測量精度，保證了測量的可靠性和實時性，同時光纖傳感探頭小巧靈活、成本低廉。本發明的技術方案為一種基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成方 法，方法包括如下步驟1)在光場生成器中，由多根光纖在互相垂直的方向上進行二維布陣；2)在LD光源與光場生成器之間加有至少一個1X3型光纖耦合器和至少一個FC 光纖連接器，在兩個互相垂直的方向上分別選取需要的光纖組合；3)多光纖干涉形成的混頻莫爾圖像投射到被測物上，再反射到CCD上接收圖像；4)(XD接收的圖像送入計算機中進行數據處理。所述光場生成器中的光纖端面布設時，光纖可以緊密排列，也可以設置不同的間 距參數；光纖可以布設成T字型，也可以布設成十字型。所述LD光源可以是雙波長LD光源或雙光源。本發明的有益效果在于本發明基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成 方法，解決復雜的階躍物體面形測量問題的一種方法，通過對多光纖的布陣，實現了光場生 成器的高效性，同時一幀圖像具有二維混頻信息，保證了全方位、動態、實時測量的要求，技 術簡單，易實現。所采用的光纖材料和器件均為標準光纖通信元件，成本低，易獲得，便于推
圖1為本發明基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成方法實驗測量系 統框圖；圖2為本發明基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成方法中光場生成 器端面圖。
具體實施例方式該方法通過由多根光纖在互相垂直的方向上進行二維布陣的光場生成器，來實現 多光纖干涉，從而得到二維混頻莫爾干涉圖像。本發明方法的基本原理是基于多光纖干涉和信息融合原理。系統如圖1所示，LD 光源10連接FC連接器11，FC連接器11再與1X3型光纖耦合器12相連，1X3型光纖耦 合器12與FC連接器13相連，光場生成器14中的多根單模光纖的一端與FC連接器13相 連，另一端布設成二維組合編碼結構，根據需要我們可以選取不同組合的三光纖進行干涉， 干涉光場投影到被測物15上，反射到CCD16上接收圖像，最終圖像送入計算機17中進行數 據處理。我們可以利用雙波長LD光源10，在互相垂直的方向上得到兩套獨立的混頻圖像的 疊加圖，然后通過傅里葉變換，在頻域中分別對兩個方向進行數據處理，再通過信息融合技 術，對物體形變過程(如扭轉、膨脹、收縮等)及物體離面的幾何尺度實現全方位、動態、實 時測量。在此光場生成器14中，由多根光纖在互相垂直的方向上進行二維布陣，如圖2所 示光場生成器端面圖，根據測量條件及待測物體的不同，可以在兩個互相垂直的方向上分 別選取不同的三光纖組合，如選光纖2、3、7和光纖2'、3'、7'來實現三光纖干涉，從而得 到多種所需的二維混頻莫爾干涉圖像。該系統中LD光源10與光場生成器之間加有兩個 1X3型光纖耦合器12及多個FC光纖連接器11、13，便于在互相垂直的方向上按需選取兩 組光纖，生成二維混頻莫爾圖像。所述的光場生成器14中的光纖端面布設時，光纖可以緊密排列，也可以根據實際 情況，設置不同的間距參數；光纖可以布設成T字型，也可以布設成十字型等。所述的系統中LD光源10可以是雙波長LD光源或雙光源。
權利要求
一種基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成方法，其特征在于，方法包括如下步驟1)在光場生成器中，由多根光纖在互相垂直的方向上進行二維布陣；2)在LD光源與光場生成器之間加有至少一個1×3型光纖耦合器和至少一個FC光纖連接器，在兩個互相垂直的方向上分別選取需要的光纖組合；3)多光纖干涉形成的混頻莫爾圖像投射到被測物上，再反射到CCD上接收圖像；4)CCD接收的圖像送入計算機中進行數據處理。
2.根據權利要求1所述基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成方法，其特征 在于，所述光場生成器中的光纖端面布設時，光纖可以緊密排列，也可以設置不同的間距參 數；光纖可以布設成T字型，也可以布設成十字型。
3.根據權利要求1所述基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成方法，其特征 在于，所述LD光源可以是雙波長LD光源或雙光源。
全文摘要
本發明涉及一種基于光纖二維組合編碼結構的混頻莫爾圖像生成方法，在光場生成器中，由多根光纖在互相垂直的方向上進行二維布陣；在LD光源與光場生成器之間加有至少一個1×3型光纖耦合器和至少一個FC光纖連接器，在兩個互相垂直的方向上分別選取需要的光纖組合；多光纖干涉形成的混頻莫爾圖像投射到被測物上，再反射到CCD上接收圖像；CCD接收的圖像送入計算機中進行數據處理。解決復雜的階躍物體面形測量問題的一種方法，通過對多光纖的布陣，實現了光場生成器的高效性，同時一幀圖像具有二維混頻信息，保證了全方位、動態、實時測量的要求，技術簡單，易實現。所采用的光纖材料和器件均為標準光纖通信元件，成本低，易獲得，便于推廣。
文檔編號G01B11/25GK101799280SQ201010131099
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月24日 優先權日2010年3月24日
發明者林曉艷 申請人:上海應用技術學院