本實用新型屬(shu)于三維測量(liang)技術領(ling)域，尤其涉及(ji)一種顯微三維測量(liang)裝置及(ji)系統(tong)。

背景技術：

三維(wei)(wei)技術應(ying)用越(yue)來越(yue)廣泛(fan)，三維(wei)(wei)圖像能讓我們(men)更(geng)好的(de)感知現(xian)實世(shi)界(jie)多(duo)樣化，如(ru)何(he)通過更(geng)加方(fang)便快(kuai)捷的(de)方(fang)式(shi)獲取物(wu)體三維(wei)(wei)點云數(shu)據(ju)是(shi)三維(wei)(wei)測(ce)量領域的(de)熱點，目前(qian)常用的(de)三維(wei)(wei)測(ce)量方(fang)法(fa)是(shi)基于(yu)三角測(ce)量原(yuan)理的(de)結構光測(ce)量方(fang)法(fa)，一般的(de)三角測(ce)量法(fa)，由(you)于(yu)投(tou)影(ying)(ying)光軸和攝(she)像光軸之間(jian)成一定的(de)角度(du)，這(zhe)樣就(jiu)會受到(dao)物(wu)體表(biao)面(mian)面(mian)形的(de)影(ying)(ying)響(xiang)，出(chu)現(xian)有些物(wu)體表(biao)面(mian)區域投(tou)影(ying)(ying)儀可以(yi)投(tou)射的(de)到(dao)，但是(shi)攝(she)像機拍不到(dao)；而有些攝(she)像機拍的(de)到(dao)區域，而投(tou)影(ying)(ying)儀投(tou)不到(dao)，最(zui)終導致重建的(de)物(wu)體三維(wei)(wei)面(mian)型數(shu)據(ju)不完整，這(zhe)種三角測(ce)量原(yuan)理固有的(de)遮擋和陰影(ying)(ying)問題限制了該方(fang)法(fa)的(de)應(ying)用。

而(er)光(guang)場(chang)(chang)相機以其成(cheng)像方面記錄多維光(guang)線信(xin)息的(de)優勢(shi)，開辟了研(yan)究三(san)維成(cheng)像的(de)新領域。目前對(dui)于光(guang)場(chang)(chang)相機的(de)三(san)維重建(jian)(jian)方法(fa)一(yi)般是采用(yong)基于傅立葉切片定理，對(dui)四維光(guang)場(chang)(chang)數據(ju)進行分析(xi)，根據(ju)不(bu)同深(shen)度(du)(du)的(de)像點(dian)(dian)的(de)聚焦(jiao)位置不(bu)一(yi)樣，構建(jian)(jian)適當的(de)濾波函(han)數，得出大(da)量隨著深(shen)度(du)(du)變化(hua)圖像對(dui)焦(jiao)區域變化(hua)的(de)層(ceng)析(xi)圖片，然后根據(ju)深(shen)度(du)(du)和(he)對(dui)焦(jiao)點(dian)(dian)的(de)關系重建(jian)(jian)出物體(ti)表面三(san)維面型，精度(du)(du)取(qu)決于層(ceng)析(xi)的(de)層(ceng)數，相對(dui)精度(du)(du)較低。

技術實現要素：

本實(shi)用新型所(suo)要解決(jue)的(de)技術問題(ti)在于提供一種顯微三維(wei)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)裝置(zhi)及系統，旨(zhi)在利用光(guang)場相(xiang)機與(yu)結構光(guang)三維(wei)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)相(xiang)結合來(lai)實(shi)現對待測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)物(wu)的(de)微結構面形高精度(du)三維(wei)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)。

本實用(yong)新(xin)型提(ti)供了一種(zhong)顯(xian)微三維測量裝置(zhi)，包括(kuo)：結構光生成裝置(zhi)、光路轉向(xiang)組件(jian)、成像透鏡組和CCD；

所述結(jie)構(gou)光(guang)生(sheng)成(cheng)裝置(zhi)用(yong)于產生(sheng)結(jie)構(gou)光(guang)；

所(suo)述(shu)光路轉向組件用于(yu)將(jiang)(jiang)所(suo)述(shu)結(jie)構光引導至待測(ce)量物上，并在(zai)經過所(suo)述(shu)待測(ce)量物后(hou)，將(jiang)(jiang)攜帶有物體(ti)圖(tu)像信息的光線引導至所(suo)述(shu)成像透鏡(jing)組；

所(suo)述成像透(tou)鏡組(zu)包括主透(tou)鏡、微透(tou)鏡陣列即(ji)光(guang)場相機(ji)，用于透(tou)射所(suo)述光(guang)線；

所述CCD用(yong)于記錄從(cong)所述微透鏡陣列中相鄰的微透鏡透射的光(guang)線，得到記錄的圖(tu)像。

進一(yi)步(bu)地(di)，所(suo)(suo)述結構(gou)光(guang)(guang)生成裝置為投(tou)影裝置，所(suo)(suo)述投(tou)影裝置沿光(guang)(guang)路方向依次包括：光(guang)(guang)源(yuan)、第(di)(di)一(yi)透鏡、光(guang)(guang)柵(zha)和(he)第(di)(di)二透鏡，所(suo)(suo)述投(tou)影裝置用于(yu)投(tou)射光(guang)(guang)柵(zha)圖像。

進一步地，所述光(guang)路轉向(xiang)組件(jian)包括器件(jian):可調平面鏡(jing)、第(di)一光(guang)路轉向(xiang)組件(jian)、第(di)二光(guang)路轉向(xiang)組件(jian)和毛玻璃。

進一步地，所述第一光路(lu)轉(zhuan)向(xiang)組(zu)件(jian)沿光路(lu)方向(xiang)包括第一平面鏡、半透半反(fan)鏡和(he)第一透鏡組(zu)；

當所述(shu)(shu)(shu)(shu)可(ke)調平(ping)(ping)面鏡用于將光路(lu)引導至所述(shu)(shu)(shu)(shu)第一(yi)(yi)(yi)光路(lu)轉向(xiang)組件(jian)時，所述(shu)(shu)(shu)(shu)可(ke)調平(ping)(ping)面鏡與所述(shu)(shu)(shu)(shu)結(jie)構光的傳播(bo)方(fang)向(xiang)呈第一(yi)(yi)(yi)角度放置，所述(shu)(shu)(shu)(shu)可(ke)調平(ping)(ping)面鏡和所述(shu)(shu)(shu)(shu)第一(yi)(yi)(yi)平(ping)(ping)面鏡平(ping)(ping)行，并和所述(shu)(shu)(shu)(shu)半透半反(fan)鏡互補。

進一步(bu)地，所述(shu)第二光(guang)路(lu)轉向組件沿光(guang)路(lu)方向包括第二平(ping)面鏡、第三平(ping)面鏡、第二透鏡組和毛玻璃；

當所述可調平(ping)(ping)(ping)面(mian)鏡用(yong)于將光路引導(dao)至所述第(di)二光路轉向組件時，所述可調平(ping)(ping)(ping)面(mian)鏡與所述結構(gou)光的傳播方(fang)向呈第(di)二角度放(fang)置，所述可調平(ping)(ping)(ping)面(mian)鏡和所述第(di)二平(ping)(ping)(ping)面(mian)鏡平(ping)(ping)(ping)行，并和所述第(di)三平(ping)(ping)(ping)面(mian)鏡互補(bu)；

所述第一(yi)角度和(he)第二角度互補。

進一步地，所(suo)述(shu)第(di)(di)一角度為45度，所(suo)述(shu)第(di)(di)二(er)角度為135度。

進一(yi)步(bu)地，所(suo)述(shu)(shu)待測量物置(zhi)于(yu)所(suo)述(shu)(shu)第一(yi)透鏡(jing)組和所(suo)述(shu)(shu)毛玻璃(li)之間并貼(tie)合于(yu)所(suo)述(shu)(shu)毛玻璃(li)；

若所(suo)(suo)述(shu)待(dai)測(ce)量(liang)物(wu)為(wei)非(fei)透明(ming)物(wu)體，則所(suo)(suo)述(shu)投影裝(zhuang)置出射的光線經過所(suo)(suo)述(shu)第一光路轉向組件；

若所述(shu)待(dai)測量(liang)物為透明物體，則所述(shu)投(tou)影裝置出(chu)射的光(guang)線經(jing)過所述(shu)第二光(guang)路轉向(xiang)組(zu)件。

進一步地，所(suo)述(shu)微(wei)透鏡(jing)陣(zhen)列與所(suo)述(shu)主透鏡(jing)之間(jian)距(ju)離為(wei)主透鏡(jing)焦(jiao)距(ju)，所(suo)述(shu)微(wei)透鏡(jing)陣(zhen)列到所(suo)述(shu)CCD的(de)距(ju)離為(wei)單(dan)個(ge)微(wei)透鏡(jing)的(de)焦(jiao)距(ju)。

本實用新型(xing)還提(ti)供(gong)了(le)一種顯(xian)微(wei)三維測量系統(tong)，所述(shu)(shu)系統(tong)包(bao)括(kuo)：上述(shu)(shu)顯(xian)微(wei)三維測量裝置(zhi)和(he)(he)圖(tu)(tu)像處理(li)單(dan)元(yuan)，所述(shu)(shu)圖(tu)(tu)像處理(li)單(dan)元(yuan)包(bao)括(kuo)圖(tu)(tu)像處理(li)模(mo)(mo)塊、等相位點查找(zhao)模(mo)(mo)塊、連接模(mo)(mo)塊和(he)(he)求解(jie)模(mo)(mo)塊；

所述(shu)圖(tu)(tu)像處(chu)理模塊，用于(yu)對記錄的(de)圖(tu)(tu)像進行處(chu)理得(de)到絕對相位圖(tu)(tu)；

所述等相(xiang)位(wei)(wei)點查(cha)找(zhao)(zhao)模塊，用于在所述絕對相(xiang)位(wei)(wei)圖中，通過(guo)等相(xiang)位(wei)(wei)查(cha)找(zhao)(zhao)得到相(xiang)位(wei)(wei)值相(xiang)等的(de)等相(xiang)位(wei)(wei)點；

所述連(lian)接模塊，用(yong)于通(tong)過標定確(que)定所述微透鏡(jing)陣列中的微透鏡(jing)中心點(dian)的坐標，連(lian)接微透鏡(jing)中心點(dian)到其相對(dui)應的宏(hong)像素中的等相位點(dian)，來構(gou)建(jian)多條三維空間直線；

所述求(qiu)解(jie)(jie)模(mo)塊，用(yong)于求(qiu)解(jie)(jie)所述多條(tiao)三(san)維(wei)空間直線的交(jiao)點，得到具有深度信息的三(san)維(wei)空間點坐標(biao)，即求(qiu)得待測量(liang)物三(san)維(wei)點云數據。

本實用(yong)新型(xing)與現有(you)技(ji)術相(xiang)(xiang)(xiang)比，有(you)益效果(guo)在(zai)于：本實用(yong)新型(xing)提供的(de)(de)一種顯(xian)微三(san)維(wei)(wei)測(ce)量(liang)(liang)裝置(zhi)及系統，將光(guang)場(chang)成像(xiang)(xiang)(xiang)技(ji)術和結(jie)構(gou)光(guang)三(san)維(wei)(wei)測(ce)量(liang)(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)結(jie)合(he)，可以對透明物體或者非透明物體進(jin)(jin)行(xing)測(ce)量(liang)(liang)，得到(dao)(dao)圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)，并(bing)對所述(shu)圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)進(jin)(jin)行(xing)處理，得到(dao)(dao)連續的(de)(de)絕對相(xiang)(xiang)(xiang)位圖(tu)，再進(jin)(jin)行(xing)相(xiang)(xiang)(xiang)位點匹配重建三(san)維(wei)(wei)面型(xing)；該裝置(zhi)及系統解(jie)決了結(jie)構(gou)光(guang)三(san)維(wei)(wei)測(ce)量(liang)(liang)中存(cun)在(zai)的(de)(de)陰影(ying)遮(zhe)擋(dang)的(de)(de)問題(ti)；同時，將光(guang)場(chang)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)和結(jie)構(gou)光(guang)三(san)維(wei)(wei)測(ce)量(liang)(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)結(jie)合(he)，極(ji)大的(de)(de)提高(gao)了光(guang)場(chang)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)的(de)(de)像(xiang)(xiang)(xiang)素利用(yong)率，處理數據(ju)達到(dao)(dao)了亞像(xiang)(xiang)(xiang)素級別，具(ju)有(you)更高(gao)的(de)(de)靈敏度和精確度。

附圖說明

圖1是本實用新型實施(shi)例(li)提供的一種顯微三維測量裝置的示意(yi)圖；

圖2是本實用新(xin)型實施例(li)提供的一種顯微三維測量系(xi)統(tong)的示意圖；

圖3是圖2提(ti)供的(de)(de)顯微三維測量系統中的(de)(de)圖像(xiang)處理單元的(de)(de)模塊示意圖；

圖(tu)4是本實(shi)(shi)用新型實(shi)(shi)施例提供的由等相位點求解像(xiang)點的模塊示意圖(tu)。

具體實施方式

為了(le)使本(ben)實用新(xin)型(xing)(xing)的(de)目的(de)、技(ji)術方案及優點(dian)更(geng)加清(qing)楚明白，以下結合附圖及實施(shi)例(li)，對(dui)本(ben)實用新(xin)型(xing)(xing)進行進一步詳細說(shuo)明。應當理解，此處所描述的(de)具體實施(shi)例(li)僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)用以解釋本(ben)實用新(xin)型(xing)(xing)，并(bing)不用于限定本(ben)實用新(xin)型(xing)(xing)。

本實(shi)(shi)用(yong)新(xin)型(xing)的(de)(de)(de)主(zhu)要實(shi)(shi)現思想(xiang)為：本實(shi)(shi)用(yong)新(xin)型(xing)提供的(de)(de)(de)一種顯微(wei)(wei)三維(wei)測(ce)量裝置及系統，物空(kong)間(jian)(jian)單個(ge)(ge)(ge)三維(wei)坐標(biao)點(dian)發射的(de)(de)(de)光(guang)線(xian)經(jing)過(guo)(guo)第一透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)組、半(ban)透(tou)(tou)半(ban)反鏡(jing)(jing)和(he)主(zhu)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)后(hou)(hou)成(cheng)像(xiang)，光(guang)線(xian)繼續向前傳播(bo)，會(hui)被多(duo)個(ge)(ge)(ge)微(wei)(wei)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)CCD捕獲，得到(dao)記(ji)錄(lu)的(de)(de)(de)圖像(xiang)。每(mei)個(ge)(ge)(ge)微(wei)(wei)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)后(hou)(hou)對應(ying)一個(ge)(ge)(ge)N*N的(de)(de)(de)宏像(xiang)素(su)，一個(ge)(ge)(ge)物空(kong)間(jian)(jian)點(dian)最(zui)終會(hui)對應(ying)多(duo)個(ge)(ge)(ge)記(ji)錄(lu)的(de)(de)(de)圖像(xiang)上像(xiang)點(dian)，通過(guo)(guo)連續拍攝(she)多(duo)張相(xiang)移圖像(xiang)結合(he)差(cha)頻相(xiang)位展開算法，得到(dao)絕對相(xiang)位圖；通過(guo)(guo)在(zai)若干相(xiang)鄰宏像(xiang)素(su)中(zhong)(zhong)等相(xiang)位查找，找出所有具有相(xiang)同相(xiang)位的(de)(de)(de)像(xiang)素(su)點(dian)，將(jiang)微(wei)(wei)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)陣(zhen)列用(yong)小孔模型(xing)代替，通過(guo)(guo)標(biao)定確定微(wei)(wei)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)心坐標(biao)，連接(jie)微(wei)(wei)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)中(zhong)(zhong)心點(dian)到(dao)其相(xiang)對應(ying)的(de)(de)(de)宏像(xiang)素(su)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)等相(xiang)位的(de)(de)(de)像(xiang)素(su)點(dian)，構(gou)建多(duo)條三維(wei)空(kong)間(jian)(jian)直線(xian)；并(bing)求解多(duo)條三維(wei)空(kong)間(jian)(jian)直線(xian)的(de)(de)(de)交點(dian)，得到(dao)具有深度信息三維(wei)空(kong)間(jian)(jian)點(dian)坐標(biao)，即求取了(le)三維(wei)點(dian)云(yun)數(shu)據。

下面具(ju)體(ti)介紹(shao)這種顯微三維(wei)測量裝置，如圖1所示，包(bao)括(kuo)：結構光(guang)(guang)生成(cheng)裝置(本實(shi)用新型實(shi)施(shi)例(li)中涉及的結構光(guang)(guang)生成(cheng)裝置為投影(ying)裝置1)、光(guang)(guang)路轉向(xiang)組件2、成(cheng)像(xiang)透(tou)鏡組3、CCD4；

所(suo)述(shu)結構(gou)光(guang)生(sheng)成裝置用(yong)于產(chan)生(sheng)結構(gou)光(guang)。

所(suo)述投影裝置(zhi)1沿光(guang)(guang)路方向依次(ci)包(bao)括(kuo)：光(guang)(guang)源11、第一(yi)透鏡(jing)12、光(guang)(guang)柵13和第二透鏡(jing)14，用于投射光(guang)(guang)柵圖像，其中所(suo)述光(guang)(guang)柵13可以(yi)用DMD或LCD替換。

所(suo)述光路(lu)轉向組(zu)(zu)件(jian)2用于將(jiang)所(suo)述結構(gou)光引(yin)導至待(dai)測量(liang)物(wu)(wu)上，并在(zai)經過所(suo)述待(dai)測量(liang)物(wu)(wu)后，將(jiang)攜帶有(you)物(wu)(wu)體(ti)圖像(xiang)信(xin)息的光線引(yin)導至所(suo)述成像(xiang)透鏡組(zu)(zu)。

本實用新(xin)型實施(shi)例(li)中，所述(shu)光路(lu)轉向組(zu)件2用于將所述(shu)投影裝置(zhi)投射的光柵(zha)圖(tu)像引導至(zhi)待(dai)測量物上，并在(zai)經過所述(shu)待(dai)測量物后，將投影物體表(biao)面條紋圖(tu)引導至(zhi)所述(shu)成像透鏡組(zu)3。

所述成像透(tou)鏡組3包(bao)括主透(tou)鏡31、微透(tou)鏡陣列32即光(guang)場相機，用于透(tou)射(she)所述光(guang)線(xian)。

所述CCD4用于記(ji)錄從所述微(wei)透鏡陣列32中相鄰的(de)微(wei)透鏡透射的(de)光線(xian)，得(de)到記(ji)錄的(de)圖像。

具體地，所述微透(tou)鏡(jing)(jing)陣列32與所述主透(tou)鏡(jing)(jing)31之間距(ju)離(li)(li)為主透(tou)鏡(jing)(jing)焦距(ju)，所述微透(tou)鏡(jing)(jing)陣列32到所述CCD4的距(ju)離(li)(li)為單個微透(tou)鏡(jing)(jing)的焦距(ju)。

具體地，所述光路(lu)(lu)轉向組(zu)件(jian)2包括器(qi)件(jian):可(ke)調平面鏡21、第一光路(lu)(lu)轉向組(zu)件(jian)、第二(er)光路(lu)(lu)轉向組(zu)件(jian)和毛玻(bo)璃28。

更具體地(di)，所(suo)述(shu)(shu)第(di)一(yi)(yi)光(guang)路(lu)轉向(xiang)組(zu)(zu)件沿(yan)光(guang)路(lu)方向(xiang)包括第(di)一(yi)(yi)平面鏡(jing)22、半(ban)透半(ban)反(fan)鏡(jing)23、第(di)一(yi)(yi)透鏡(jing)組(zu)(zu)25；所(suo)述(shu)(shu)第(di)二(er)光(guang)路(lu)轉向(xiang)組(zu)(zu)件沿(yan)光(guang)路(lu)方向(xiang)包括第(di)二(er)平面鏡(jing)26、第(di)三平面鏡(jing)26、第(di)二(er)透鏡(jing)組(zu)(zu)27和(he)(he)毛玻璃(li)28；所(suo)述(shu)(shu)待(dai)測量物(wu)置于所(suo)述(shu)(shu)第(di)一(yi)(yi)透鏡(jing)組(zu)(zu)25和(he)(he)所(suo)述(shu)(shu)毛玻璃(li)28之間(jian)并貼合于所(suo)述(shu)(shu)毛玻璃(li)28。

當所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)可(ke)(ke)調(diao)(diao)平面(mian)(mian)(mian)鏡(jing)(jing)用于(yu)將光(guang)(guang)路引導至所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)第(di)一(yi)光(guang)(guang)路轉向(xiang)組件時，所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)可(ke)(ke)調(diao)(diao)平面(mian)(mian)(mian)鏡(jing)(jing)21與(yu)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)結構光(guang)(guang)的(de)傳播方(fang)向(xiang)呈第(di)一(yi)角度(du)放置，所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)可(ke)(ke)調(diao)(diao)平面(mian)(mian)(mian)鏡(jing)(jing)21和(he)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)第(di)一(yi)平面(mian)(mian)(mian)鏡(jing)(jing)22平行，并(bing)(bing)和(he)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)半透半反鏡(jing)(jing)23互補(bu)；當所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)可(ke)(ke)調(diao)(diao)平面(mian)(mian)(mian)鏡(jing)(jing)用于(yu)將光(guang)(guang)路引導至所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)第(di)二(er)光(guang)(guang)路轉向(xiang)組件時，所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)可(ke)(ke)調(diao)(diao)平面(mian)(mian)(mian)鏡(jing)(jing)21與(yu)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)結構光(guang)(guang)的(de)傳播方(fang)向(xiang)呈第(di)二(er)角度(du)放置，所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)可(ke)(ke)調(diao)(diao)平面(mian)(mian)(mian)鏡(jing)(jing)21和(he)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)第(di)二(er)平面(mian)(mian)(mian)鏡(jing)(jing)26平行，并(bing)(bing)和(he)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)第(di)三平面(mian)(mian)(mian)鏡(jing)(jing)26互補(bu)。

進一步(bu)地，所(suo)述第一角度和(he)第二角度互補。

本(ben)實用新(xin)型實施(shi)例中，所述(shu)第(di)一角(jiao)度為45度，所述(shu)第(di)二角(jiao)度為135度。

若所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)待(dai)(dai)測(ce)量(liang)(liang)(liang)物(wu)(wu)為非透(tou)明(ming)物(wu)(wu)體，則實現(xian)對非透(tou)明(ming)的(de)顯微物(wu)(wu)體表(biao)(biao)(biao)面面形的(de)高精度測(ce)量(liang)(liang)(liang)。具(ju)體地，當所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)待(dai)(dai)測(ce)量(liang)(liang)(liang)物(wu)(wu)為非透(tou)明(ming)物(wu)(wu)體時，所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)投(tou)(tou)影(ying)裝(zhuang)置(zhi)1出射的(de)光(guang)線經(jing)過(guo)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)(yi)光(guang)路(lu)轉向(xiang)組(zu)件；所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)投(tou)(tou)影(ying)裝(zhuang)置(zhi)1上方(fang)的(de)可調平面鏡21置(zhi)于(yu)①的(de)位置(zhi)，投(tou)(tou)影(ying)裝(zhuang)置(zhi)1投(tou)(tou)射光(guang)柵圖像，光(guang)線經(jing)過(guo)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)可調平面鏡21、第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)(yi)平面鏡22、半(ban)透(tou)半(ban)反鏡23和(he)第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)(yi)透(tou)鏡組(zu)24后(hou)，投(tou)(tou)射到(dao)待(dai)(dai)測(ce)量(liang)(liang)(liang)物(wu)(wu)表(biao)(biao)(biao)面，光(guang)線在(zai)(zai)待(dai)(dai)測(ce)量(liang)(liang)(liang)物(wu)(wu)表(biao)(biao)(biao)面經(jing)過(guo)漫反射，產生(sheng)投(tou)(tou)影(ying)物(wu)(wu)體表(biao)(biao)(biao)面條(tiao)紋圖，再經(jing)過(guo)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)第(di)(di)(di)一(yi)(yi)(yi)(yi)透(tou)鏡組(zu)24和(he)半(ban)透(tou)半(ban)反鏡23，并傳播到(dao)主透(tou)鏡31，所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)待(dai)(dai)測(ce)量(liang)(liang)(liang)物(wu)(wu)表(biao)(biao)(biao)面一(yi)(yi)(yi)(yi)點通過(guo)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)主透(tou)鏡31會(hui)在(zai)(zai)多個微透(tou)鏡后(hou)面成(cheng)像，最終(zhong)被(bei)所(suo)(suo)(suo)(suo)(suo)述(shu)成(cheng)像透(tou)鏡組(zu)3后(hou)的(de)CCD4記錄，得到(dao)記錄的(de)圖像。

若所(suo)(suo)(suo)述(shu)待(dai)(dai)測量(liang)物(wu)為(wei)透(tou)(tou)明(ming)(ming)物(wu)體，則實(shi)現(xian)對透(tou)(tou)明(ming)(ming)的(de)(de)顯(xian)微物(wu)體表(biao)面(mian)(mian)面(mian)(mian)形的(de)(de)高(gao)精度測量(liang)。具(ju)體地(di)，當待(dai)(dai)測量(liang)物(wu)體為(wei)透(tou)(tou)明(ming)(ming)時，所(suo)(suo)(suo)述(shu)投影裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)1出射的(de)(de)光(guang)(guang)線(xian)經過(guo)所(suo)(suo)(suo)述(shu)第(di)(di)二(er)光(guang)(guang)路轉向(xiang)組件；所(suo)(suo)(suo)述(shu)投影裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)1上(shang)方的(de)(de)可調平(ping)面(mian)(mian)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)21置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)于(yu)②的(de)(de)位置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，投影裝置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)1投射光(guang)(guang)柵(zha)圖(tu)像(xiang)，光(guang)(guang)線(xian)經過(guo)所(suo)(suo)(suo)述(shu)可調平(ping)面(mian)(mian)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)21，再(zai)通(tong)過(guo)所(suo)(suo)(suo)述(shu)第(di)(di)二(er)平(ping)面(mian)(mian)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)25、第(di)(di)三(san)平(ping)面(mian)(mian)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)26反射，并穿(chuan)過(guo)第(di)(di)二(er)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)組27后(hou)打(da)在毛玻(bo)(bo)璃(li)28上(shang)，條紋圖(tu)像(xiang)在毛玻(bo)(bo)璃(li)28上(shang)經過(guo)漫(man)反射，而后(hou)光(guang)(guang)線(xian)透(tou)(tou)過(guo)待(dai)(dai)測量(liang)物(wu)產(chan)生投影物(wu)體表(biao)面(mian)(mian)條紋圖(tu)，再(zai)經過(guo)第(di)(di)一(yi)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)組24和半透(tou)(tou)半反鏡(jing)(jing)(jing)(jing)23，并傳播到主透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)31，所(suo)(suo)(suo)述(shu)待(dai)(dai)測量(liang)物(wu)表(biao)面(mian)(mian)一(yi)點通(tong)過(guo)所(suo)(suo)(suo)述(shu)主透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)31會在多個微透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)后(hou)面(mian)(mian)成像(xiang)，最終(zhong)被所(suo)(suo)(suo)述(shu)成像(xiang)透(tou)(tou)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)組3后(hou)的(de)(de)CCD4記錄。

本實用新型(xing)提供的這種(zhong)顯微三(san)維(wei)測量(liang)裝置(zhi)，將光場成像技(ji)術和(he)結構(gou)光三(san)維(wei)測量(liang)相結合，可以(yi)對透(tou)明(ming)物體(ti)或者非透(tou)明(ming)物體(ti)進行測量(liang)，得到圖像。

下面具體(ti)介紹(shao)一(yi)種顯(xian)(xian)微三維測量(liang)(liang)系(xi)統(tong)，如圖2所(suo)示，包(bao)括上述顯(xian)(xian)微三維測量(liang)(liang)裝置(zhi)1，還包(bao)括圖像(xiang)處理單(dan)(dan)元2；所(suo)述圖像(xiang)處理單(dan)(dan)元2包(bao)括圖像(xiang)處理模(mo)塊21、等相(xiang)位點查(cha)找模(mo)塊22、連接模(mo)塊23和求解模(mo)塊24，具體(ti)如圖3所(suo)示；

所述圖像處理(li)模(mo)塊21，用于對記錄的圖像進行(xing)處理(li)得到(dao)絕對相位圖；

具體(ti)地，利(li)用所述顯微三維(wei)測(ce)量裝(zhuang)置得到雙頻相(xiang)移(yi)(yi)圖(tu)像(xiang)，并對獲取的(de)所述雙頻相(xiang)移(yi)(yi)圖(tu)像(xiang)通(tong)過差頻相(xiang)位(wei)展開(kai)算法處理得到絕(jue)對相(xiang)位(wei)圖(tu)。

更具體(ti)地，所述(shu)差(cha)(cha)頻相位展開算法的(de)(de)(de)(de)思(si)想為：分別投影兩(liang)組不(bu)同周(zhou)期(qi)的(de)(de)(de)(de)相移條(tiao)紋(wen)圖(tu)，求解得到兩(liang)幅不(bu)同周(zhou)期(qi)的(de)(de)(de)(de)截(jie)斷相位圖(tu)，由(you)于兩(liang)幅條(tiao)紋(wen)圖(tu)像的(de)(de)(de)(de)周(zhou)期(qi)不(bu)同，因此，由(you)兩(liang)幅相位圖(tu)差(cha)(cha)生成的(de)(de)(de)(de)相位差(cha)(cha)圖(tu)像與(yu)周(zhou)期(qi)窄(zhai)的(de)(de)(de)(de)條(tiao)紋(wen)圖(tu)的(de)(de)(de)(de)級(ji)次有關，根據此，我們就可以計算得到窄(zhai)條(tiao)紋(wen)圖(tu)的(de)(de)(de)(de)周(zhou)期(qi)編碼，并根據該(gai)編碼進行絕對(dui)相位展開。

所(suo)(suo)述(shu)等(deng)相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)查(cha)找模塊22，用于(yu)在(zai)所(suo)(suo)述(shu)絕對相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)圖中，通過等(deng)相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)查(cha)找得到(dao)相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)值相(xiang)(xiang)(xiang)等(deng)的等(deng)相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)點(dian)；

具(ju)體地，由于(yu)受到主(zhu)透(tou)(tou)鏡(jing)截斷頻率限制(zhi)，物空間點發出(chu)光(guang)線(xian)(xian)透(tou)(tou)過(guo)主(zhu)透(tou)(tou)鏡(jing)，匯聚成像(xiang)點后繼續向(xiang)前傳播，打到微(wei)透(tou)(tou)鏡(jing)陣列上(shang)(shang)為(wei)圓(yuan)形(xing)區域(yu)(錐形(xing)切面)，光(guang)線(xian)(xian)通(tong)過(guo)微(wei)透(tou)(tou)鏡(jing)中(zhong)心(小孔)的(de)光(guang)線(xian)(xian)最終會在(zai)微(wei)透(tou)(tou)鏡(jing)后的(de)CCD上(shang)(shang)成像(xiang)，來自同(tong)(tong)一個物點的(de)光(guang)線(xian)(xian)就會在(zai)若干(gan)相(xiang)鄰(lin)的(de)微(wei)透(tou)(tou)鏡(jing)后面的(de)CCD上(shang)(shang)成像(xiang)，這些像(xiang)點具(ju)有相(xiang)同(tong)(tong)的(de)絕(jue)對相(xiang)位(wei)值；給定(ding)某個特征點像(xiang)素坐標(biao)以及(ji)水平和豎直方(fang)向(xiang)絕(jue)對相(xiang)位(wei)值，通(tong)過(guo)水平方(fang)向(xiang)和豎直方(fang)向(xiang)插值，確定(ding)其它具(ju)有相(xiang)同(tong)(tong)相(xiang)位(wei)值點的(de)像(xiang)素坐標(biao)。

更具體地(di)，確定(ding)相(xiang)同相(xiang)位(wei)(wei)值(zhi)點(dian)的(de)(de)(de)過(guo)程為：對于得(de)到的(de)(de)(de)連續(xu)的(de)(de)(de)絕對相(xiang)位(wei)(wei)圖(tu)(tu)，設定(ding)合適的(de)(de)(de)窗口大(da)小(xiao)在相(xiang)鄰的(de)(de)(de)宏像(xiang)素中查找(zhao)(zhao)相(xiang)位(wei)(wei)相(xiang)等(deng)的(de)(de)(de)點(dian)，通過(guo)插(cha)值(zhi)的(de)(de)(de)方(fang)法查找(zhao)(zhao)水平相(xiang)位(wei)(wei)和(he)豎(shu)直相(xiang)位(wei)(wei)均相(xiang)等(deng)的(de)(de)(de)點(dian)，最終確定(ding)等(deng)相(xiang)位(wei)(wei)點(dian)；像(xiang)素坐標圖(tu)(tu)3中P1、P2、P3表(biao)示(shi)查找(zhao)(zhao)到具有相(xiang)同水平和(he)豎(shu)直相(xiang)位(wei)(wei)的(de)(de)(de)像(xiang)素點(dian)。

具體(ti)地，關于(yu)(yu)宏像(xiang)素(su)(su)(su)，一(yi)(yi)個(ge)微(wei)(wei)透(tou)鏡(jing)(jing)后面會(hui)成NxN像(xiang)素(su)(su)(su)大(da)小(xiao)的(de)像(xiang)(例(li)如：20x20大(da)小(xiao))，每個(ge)微(wei)(wei)透(tou)鏡(jing)(jing)后面對應的(de)NxN大(da)小(xiao)的(de)圖像(xiang)就叫一(yi)(yi)個(ge)宏像(xiang)素(su)(su)(su)，一(yi)(yi)個(ge)微(wei)(wei)透(tou)鏡(jing)(jing)就會(hui)對應一(yi)(yi)個(ge)宏像(xiang)素(su)(su)(su)，算法的(de)思想(xiang)基于(yu)(yu)光(guang)線追跡連接(jie)像(xiang)素(su)(su)(su)坐(zuo)標點(dian)和微(wei)(wei)透(tou)鏡(jing)(jing)中心坐(zuo)標點(dian)(小(xiao)孔模型(xing)中心點(dian))，從而構(gou)造出光(guang)線路徑。

所述連接模塊(kuai)23，用于通過(guo)標定(ding)確定(ding)所述微透鏡陣列中(zhong)的(de)(de)微透鏡中(zhong)心(xin)點的(de)(de)坐標，連接微透鏡中(zhong)心(xin)點到(dao)其相對應的(de)(de)宏像素中(zhong)的(de)(de)等相位點，來(lai)構(gou)建多條三(san)維(wei)空間直線；

具(ju)體地，將(jiang)微(wei)透鏡用(yong)小孔模型代替，通過標定確定微(wei)透鏡的中心坐標，連接微(wei)透鏡中心點(dian)到其(qi)相(xiang)對(dui)應的宏像素中的等相(xiang)位點(dian)，來構建多(duo)條三維空(kong)間直線。

具體地，關于小(xiao)孔(kong)模型(xing)，滿足近光軸條(tiao)件近似下，即物距(ju)遠(yuan)大于像距(ju)時，微(wei)透(tou)鏡可以用(yong)小(xiao)孔(kong)來代替，小(xiao)孔(kong)坐標(biao)就(jiu)是(shi)微(wei)透(tou)鏡的幾何中心(xin)。

所述求解模塊24，用于求解所述多條三維(wei)(wei)空間(jian)直(zhi)線的交點(dian)，得(de)到(dao)具有(you)深度信息的三維(wei)(wei)空間(jian)點(dian)坐(zuo)標P(X,Y,Z)，即求得(de)待測量(liang)物(wu)三維(wei)(wei)點(dian)云(yun)數據。

具體地(di)，圖4中坐標P(X,Y,Z)為得到(dao)的(de)(de)具有(you)深度(du)信息三維空間點(dian)的(de)(de)坐標，即像(xiang)點(dian)的(de)(de)坐標。

本實用(yong)新(xin)型提供了(le)一(yi)種基(ji)于光(guang)(guang)場相(xiang)(xiang)機和結構光(guang)(guang)的(de)(de)顯微三維(wei)測量裝置及(ji)系統，將結構光(guang)(guang)三維(wei)測量和光(guang)(guang)場相(xiang)(xiang)機相(xiang)(xiang)結合(he)，一(yi)方面，提高了(le)光(guang)(guang)場相(xiang)(xiang)機的(de)(de)像素(su)利用(yong)率，處理的(de)(de)像素(su)達到了(le)亞像素(su)級別，提高了(le)重(zhong)建采(cai)樣(yang)率，也提高了(le)精度(du)；另一(yi)方面，構建了(le)同軸測量系統，消除了(le)遮擋和陰影的(de)(de)影響(xiang)。

以(yi)上(shang)所述(shu)僅(jin)為(wei)本(ben)實(shi)用新型(xing)的(de)較佳實(shi)施例而(er)已，并不用以(yi)限制本(ben)實(shi)用新型(xing)，凡(fan)在(zai)本(ben)實(shi)用新型(xing)的(de)精神和原則之內(nei)(nei)所作的(de)任何修(xiu)改、等同替換和改進等，均應包含在(zai)本(ben)實(shi)用新型(xing)的(de)保護范圍之內(nei)(nei)。