基于蚁群相位抖动优化的高质量三维形貌测量

邢生平，蔡 宁，林 斌

浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室 国家光学仪器工程技术研究中心，浙江 杭州 310027

1 引 言

数字条纹投影三维测量技术通过采集被物体高度调制后的变形条纹图像解析三维高度信息[1-3]，具有低成本、高精度、非接触等优点[3-6]，在虚拟现实、零件加工、三维重建等领域应用广泛。但是商用投影仪的非线性效应在投射条纹图案时对条纹的正弦性产生了干扰，严重影响实验结果。

通过研究人员的不断深入研究发现，离焦二元编码技术能消除投影仪的非线性误差，避免各种方式的误差补偿操作[7-9]。因为离焦二元编码对象只有0 和1，位深只有一位，不需要进行非线性校正，因此非线性问题能够得到解决，而且二值离焦技术投射的二值图像能提高投影仪的投影速度，可以实现高速动态测量，但是测量精度仍有待提高。

为了解决这个问题，研究人员提出了二值方波离焦技术[10]、最优脉冲宽度调制技术[11]等，条纹周期较短时，这些技术有效解决了测量精度的问题。但是这些一维调制技术对图像二维信息的利用率不够，条纹周期增加时，仍然存在测量误差问题。

抖动技术有效利用图案的二维信息，在离焦投影后可以产生高质量的二值条纹，极大改进了离焦结构光三维测量在处理长周期条纹时的实验效果，但是短周期测量时仍存在测量误差[12-13]。抖动优化技术最大程度地减小二值条纹与理想正弦条纹之间的灰度差值，提高不同周期时条纹的正弦性，得到高质量的离焦二值条纹，有效改进不同周期的条纹的实验效果。……