CN105180841A - 一种新型微型元件三维测量系统及其测量方法 - Google Patents

Abstract

一种新型微型元件三维测量系统及其测量方法，所述系统包括将用于投影已知图形的DLP微型投影仪、用于采集受待测物体影响发生偏折或变形图像的照相装置、用于数据处理的计算机和用于放置待测物体的载物平台；所述照相装置包括CCD相机、Scheimpflug倾斜调整器和镜头，所述镜头通过所述Scheimpflug倾斜调整器连接于所述CCD相机，所述CCD相机的CCD芯片相对所述镜头的平面倾斜，其倾斜夹角为A；所述CCD芯片的平面、所述镜头的平面与所述物体的平面相交于同一条直线；所述计算机分别与所述DLP微型投影仪和所述照相装置连接。本发明的系统适用于条纹投影装置，同时，该系统不需要重新设计投影仪和与之配套的镜头，实现方便，成本低廉。

Description

一种新型微型元件三维测量系统及其测量方法

技术领域

本发明涉及三维测量技术领域，尤其涉及一种新型微型元件三维测量系统及其测量方法。

背景技术

随着微电子制造技术的快速发展，各种微型元件，如半导体器件、光电子元件和MEMS等，在工业上得到大量地生产，并被广泛地应用到各种高端电子产品和精密仪器行业。这对检测方法也带来了新的挑战。

传统的接触式Micro-CMM由于检测效率低，对物体表面有损伤等缺点已无法适应微电子制造业上快速、高精度和无损的检测需求。为此，国内外许多学者提出各种非接触式光学测量方法，如共焦显微、白光干涉和相移显微条纹投影等。

虽然共焦显微和白光干涉的分辨率达到纳米级别，但是，其测量范围仅有几个毫米，并且无论是共焦显微还是白光干涉，它们都要涉及到非常精密的光学系统和压电陶瓷驱动系统，实现难度很大，成本昂贵。

相移显微条纹投影因其非接触、全场测量、轮廓采样密度高和受环境干扰影响小的特点而引人关注。传统的显微条纹投影法使用一个立体显微镜作为基础光学系统，在微镜的两个筒上，分别装有LCOS或DLP投影仪和CCD相机。但是，显微镜的景深一个毫米都不到，无法一次测量三维物体的整体形貌。若采用相移显微条纹投影法，测量三维物体时，需要将物体放在竖直移动平台上，测量一次后，需要将物体在Z方向上移动一个显微镜的景深，再进行下一次测量，直到完成整个物体的形貌的测量，最后，还要借助Z方向的拼接技术，完成整个物体的三维重构工作。另外该系统的工作距离也很短。显然该系统无论是在硬件还是在软件上都十分复杂，测量效率低下，几乎不可能用于实际应用。

与传统镜头相比，远心镜头的光路模型是正射投影，具有畸变低、倍率恒定和景深大的特点，非常适合这种精密测量场合。

为此，针对微型元件的三维测量问题，有学者提出远心条纹投影相移轮廓法，基于三角测量的基本原理，通过将DLP微型投影仪和CCD相机的镜头替换成远心镜头，搭建了一套远心条纹投影测量系统，但是，三角测量的原理决定了远心镜头必须倾斜，这导致所采用的远心镜头必须有相当的景深才能保证相机采集到清晰的图像。而就远心镜头而言，景深越大，其镜头的分辨率势必会越低，测量系统的高度分辨率(纵向分辨率)也会随之降低。事实上，从理论上来讲，基于这种原理的测量系统的纵向分辨率(高度分辨率)要比横向分辨率(镜头分辨率)高一个数量级。

加拿大LMI公司的MikroCAD基于Scheimpflug条件设计出一种新型条纹投影装置，并设计了与之相配套的镜头，既保证了测量系统的测量高度范围(实际测量景深)不降低，又能使镜头保持一个比较高的分辨率，从而进一步提高系统的高度分辨率。但是，该产品需要重新设计一种新型条纹投影装置和与之配套的镜头，结构复杂，成本昂贵，可操作性差。

发明内容

本发明的目的在于提出一种适用于条纹投影装置的新型微型元件三维测量系统，结构简单，分辨率高，大大的降低成本。

本发明的另一目的在于提出新型微型元件三维测量系统的测量方法，适用于条纹投影装置，实现方便，无需重新设计投影仪和与之配套的镜头。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种新型微型元件三维测量系统，包括将用于投影已知图形的DLP微型投影仪、用于采集受待测物体影响发生偏折或变形图像的照相装置、用于数据处理的计算机和用于放置待测物体的载物平台；

所述DLP微型投影仪设置于所述载物平台的上方，其接受所述计算机编码设定的图形，并将其图形垂直投影到待测物体上；

所述照相装置倾斜设置于所述载物平台的上方，所述照相装置的拍摄图像包括所述图形受待测物体影响而发生偏折或变形的图像；

所述照相装置包括CCD相机、Scheimpflug倾斜调整器和镜头，所述镜头通过所述Scheimpflug倾斜调整器连接于所述CCD相机，所述CCD相机的CCD芯片相对所述镜头的平面倾斜，其倾斜夹角为A；

所述CCD芯片的平面、所述镜头的平面与所述待测物体的平面相交于同一条直线；

所述计算机分别与所述DLP微型投影仪和所述照相装置连接。

更进一步的说明，所述DLP投影仪的镜头由物方远心镜头替换。

更进一步的说明，所述物方远心镜头通过连接筒连接于所述DLP投影仪的DMD芯片。

更进一步的说明，所述物方远心镜头的分辨率为12um。

更进一步的说明，所述图形为由计算机程序编码而成的结构光条纹。

更进一步的说明，还包括标定板，所述标定板随机放置于所述投影仪的投影范围内，且位于所述镜头的拍摄范围内。

更进一步的说明，所述镜头为双远心镜头。用一个双远心镜头替换CCD相机021的普通镜头，双远心镜头与CCD相机通过Scheimpflug倾斜调整器022相连接，该镜头的分辨率达到10um。

更进一步的说明，使用上述的一种新型微型元件三维测量系统的测量方法，包括以下步骤：

A、测量前的系统参数标定，标定出CCD相机的内外参数矩阵A_c和M_c，Scheimpflug矩阵T_3×3；所述DLP微型投影仪01的内外部参数矩阵A_p和M_p；

B、待测物体测量：将待测物体放置在载物平台上，DLP投影仪将经计算机程序编码而成的结构光条纹垂直投射到物体上，由CCD相机采集变形的结构光条纹图像并将其传回计算机；

C、数据处理：计算机程序根据相位计算方法得到结构光条纹图像的绝对相位值后，根据预先标定的系统参数，计算出待测物体表面的三维点云数据。

更进一步的说明，步骤C中通过以下公式计算出被测物体表面的三维点云数据：

[u_cv_v1]^T＝T_3×3A_cM_c[X_WY_WZ_W1]^T(1)

[u_pv_p1]^T＝A_pM_p[X_WY_WZ_W1]^T(2)

$u_i^p=\frac{{\mathrm{\Φ}}_v(u_i^c,u_i^c)}{N_v\×2\mathrm{\π}}\×W---\left(3\right)$

$v_i^p=\frac{{\mathrm{\Φ}}_h(u_i^c,u_i^c)}{N_h\×2\mathrm{\π}}\×H---\left(4\right)$

上述(1)式中，(u_c,v_c)为相机图像中的像素点坐标；T_3×3为Scheimpflug两个倾斜角τ和ρ组成的矩阵，其表达式如下：

$T_{3\×3}={\left[\begin{array}{cc}{Q}_{2\×2}& 0\\ 0& 1\end{array}\right]}^{-1}$

$Q_{2\×2}=\left[\begin{array}{cc}{q}_{11}& q_{12}\\ q_{21}& q_{\mathrm{22}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{\left(\cos \mathrm{\ρ}\right)}^2(1-\cos \mathrm{\τ})+\cos \mathrm{\τ}& \cos \mathrm{\ρ}\sin \mathrm{\ρ}(1-\cos \mathrm{\τ})\\ \cos \mathrm{\ρ}\sin \mathrm{\ρ}(1-\cos \mathrm{\τ})& {\left(\sin \mathrm{\ρ}\right)}^2(1-\cos \mathrm{\τ})+\cos \mathrm{\τ}\end{array}\right]$

其中，τ为主光轴与CCD芯片平面垂线⊥的夹角，0°＜τ＜90°，ρ为主光轴在CCD芯片平面上的投影与芯片平面v'轴的夹角，0°≤ρ≤360°；

A_c为相机的内部参数矩阵，其表达式如下

$A_c=\left[\begin{array}{ccc}{m}^c/d_u^c& 0& u_0^c\\ 0& m^c/d_v^c& v_0^c\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

其中，m^c为双远心镜头的放大倍率，为CCD像元在u方向和v方向上的尺寸，标定时，确立和为像素坐标系下CCD芯片的中心点坐标；M_c＝[R^ct^c]为世界坐标系到相机坐标系的变换矩阵，其中R^c＝[r₁r₂r₃]为旋转矩阵，t^c为平移矩阵；

上述(2)式中，(u_p,v_p)为投影仪图像中的像素点坐标；A_p为投影仪的内部参数矩阵，其表达式如下：

$A_p=\left[\begin{array}{ccc}{m}^p/d_u^p& 0& u_0^p\\ 0& m^p/d_v^p& v_0^p\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

其中，m^p为物方远心镜头的放大倍率，为DMD像元在

u方向和v方向上的尺寸，标定时，只能确立和为像素坐标系下DMD芯片的中心点坐标；M_p＝[R^pt^p]为世界坐标系到投影仪坐标系的变换矩阵，其中R^p＝[r₁r₂r₃]为旋转矩阵，t^p为平移矩阵；

上述(3)、(4)式中，为列条纹在像素点的绝对相位，N_v为列条纹周期数，W为投影仪在水平方向的分辨率；为行条纹在像素点的绝对相位，N_h为行条纹周期数，H为投影仪在垂直方向的分辨率。

更进一步的说明，步骤A测量前的系统参数标定包括以下步骤：

(1)将标定板随机放20个位置，并用CCD相机采集标定板在各个位置的图像；

(2)CCD相机的内外参数矩阵和Scheimpflug矩阵的标定：计算出由空间一点(X_W,Y_W,Z_W)到像素点(u_c,v_c)的单应性矩阵H_c＝T_3×3A_cM_c，然后根据单应性矩阵H_c和Scheimpflug条件下远心相机标定算法，标定出CCD相机的内外参数矩阵A_c和M_c，Scheimpflug矩阵T_3×3；

(3)使用DLP微型投影仪依次将四幅正弦列条纹和四幅行条纹分别投向标定板，并分别用CCD相机捕捉拍摄；

(4)根据四步相移算法求解其相位主值，根据三频外差算法求解其绝对相位和再根据绝对相位和建立DLP微型投影仪像素点与CCD相机像素点之间的关系，从而，将CCD相机图像转换为投影仪图像，与步骤(2)一样，根据根据单应性矩阵H_p和远心相机标定算法，标定出DLP微型投影仪的内外参数矩阵A_p和M_p。

本发明的有益效果：适用于条纹投影装置，系统的远心镜头的分辨率达到12mm，实际测量景深d达到6mm，高度分辨率达到2um。同时，该系统不需要重新设计投影仪和与之配套的镜头，实现方便，成本低廉。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图；

图2是双远心镜头的光路模型图；

图3是物方远心镜头光路模型图；

图4是本发明的Scheimpflug条件原理图；

图5是Scheimpflug夹角ρ和τ的示意图。

其中：待测物体001、DLP微型投影仪01、照相装置02、计算机03、载物平台04、连接筒011、CCD相机021、CCD芯片0211、Scheimpflug倾斜调整器022、镜头023、纯聚焦平面101、CCD芯片平面与镜头的夹角为A；双远心镜头向物方的透镜0231、双远心镜头向内平面的透镜0232、物方远心镜头的透镜012、CCD芯片的虚拟垂直像面0212、主光轴0213、光阑0001。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-4所示，一种新型微型元件三维测量系统，包括将用于投影已知图形的DLP微型投影仪01、用于采集受待测物体影响发生偏折或变形图像的照相装置02、用于数据处理的计算机03和用于放置待测物体001的载物平台04；

所述DLP微型投影仪01设置于所述载物平台04的上方，其接受所述计算机03编码设定的图形，并将其图形垂直投影到待测物体上；

所述照相装置02倾斜设置于所述载物平台04的上方，所述照相装置02的拍摄图像包括所述图形受待测物体001影响而发生偏折或变形的图像；

所述照相装置02包括CCD相机021、Scheimpflug倾斜调整器022和镜头023，所述镜头023通过所述Scheimpflug倾斜调整器022连接于所述CCD相机021，所述CCD相机021的CCD芯片0211相对所述镜头023的平面倾斜，其倾斜夹角为A；

所述CCD芯片0211的平面、所述镜头023的平面与所述物体的平面相交于同一条直线；如图2所示，CCD芯片0211的平面、镜头023的平面和待测物体001平面相交于同一条直线，刚好满足Scheimpflug条件，此时，待测物体001的平面处于镜头023的纯聚焦平面101，镜头的景深d范围变成一个楔形，并被大大地拉长。

所述计算机03分别与所述DLP微型投影仪01和所述照相装置02连接。

更进一步的说明，所述DLP投影仪的镜头由物方远心镜头替换。

更进一步的说明，所述物方远心镜头通过连接筒011连接于所述DLP投影仪的DMD芯片。

更进一步的说明，所述物方远心镜头的分辨率为12um。

更进一步的说明，所述图形为由计算机03程序编码而成的结构光条纹。

更进一步的说明，还包括标定板，所述标定板随机放置于所述投影仪的投影范围内，且位于所述镜头023的拍摄范围内。

更进一步的说明，所述镜头023为双远心镜头。

更进一步的说明，使用上述一种新型微型元件三维测量系统的测量方法，包括以下步骤：

A、测量前的系统参数标定，标定出CCD相机的内外参数矩阵A_c和M_c，Scheimpflug矩阵T_3×3；所述DLP微型投影仪01的内外部参数矩阵A_p和M_p；

B、待测物体测量：将待测物体放置在载物平台04上，DLP投影仪将经计算机程序编码而成的结构光条纹垂直投射到物体上，由CCD相机采集变形的结构光条纹图像并将其传回计算机；(结构光条纹在待测物体上会受到其高度的调制而发生偏折和变形，CCD相机采集变形的结构光条纹图像并将其传回计算机。)

C、数据处理：计算机程序根据相位计算方法得到结构光条纹图像的绝对相位值后，根据预先标定的系统参数，计算出待测物体表面的三维点云数据。

更进一步的说明，步骤C中通过以下公式计算出被测物体表面的三维点云数据：

[u_cv_v1]^T＝T_3×3A_cM_c[X_WY_WZ_W1]^T(1)

[u_pv_p1]^T＝A_pM_p[X_WY_WZ_W1]^T(2)

$u_i^p=\frac{{\mathrm{\Φ}}_v(u_i^c,u_i^c)}{N_v\×2\mathrm{\π}}\×W---\left(3\right)$

$v_i^p=\frac{{\mathrm{\Φ}}_h(u_i^c,u_i^c)}{N_h\×2\mathrm{\π}}\×H---\left(4\right)$

上述(1)式中，(u_c,v_c)为相机图像中的像素点坐标；T_3×3为Scheimpflug两个倾斜角τ和ρ组成的矩阵，其表达式如下：

$T_{3\×3}={\left[\begin{array}{cc}{Q}_{2\×2}& 0\\ 0& 1\end{array}\right]}^{-1}$

$Q_{2\×2}=\left[\begin{array}{cc}{q}_{11}& q_{12}\\ q_{21}& q_{\mathrm{22}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{\left(\cos \mathrm{\ρ}\right)}^2(1-\cos \mathrm{\τ})+\cos \mathrm{\τ}& \cos \mathrm{\ρ}\sin \mathrm{\ρ}(1-\cos \mathrm{\τ})\\ \cos \mathrm{\ρ}\sin \mathrm{\ρ}(1-\cos \mathrm{\τ})& {\left(\sin \mathrm{\ρ}\right)}^2(1-\cos \mathrm{\τ})+\cos \mathrm{\τ}\end{array}\right]$

其中，如图5所示，τ为主光轴0213与CCD芯片0211平面垂线⊥的夹角，0°＜τ＜90°，ρ为主光轴在CCD芯片0211平面上的投影0212与芯片平面v'轴的夹角，0°≤ρ≤360°；

$A_c=\left[\begin{array}{ccc}{m}^c/d_u^c& 0& u_0^c\\ 0& m^c/d_v^c& v_0^c\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

其中，mc为双远心镜头的放大倍率，如图2所示，m^c＝f₂/f₁，为CCD像元在u方向和v方向上的尺寸，标定时，只能确立和为像素坐标系下CCD芯片0211的中心点坐标；M_c＝[R^ct^c]为世界坐标系到相机坐标系的变换矩阵，其中R^c＝[r₁r₂r₃]为旋转矩阵，t^c为平移矩阵；

上述(2)式中，(u_p,v_p)为投影仪图像中的像素点坐标；A_p为投影仪的内部参数矩阵，其表达式如下：

$A_p=\left[\begin{array}{ccc}{m}^p/d_u^p& 0& u_0^p\\ 0& m^p/d_v^p& v_0^p\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

其中，mp为物方远心镜头的放大倍率，如图3所示，m^p＝(b-f)/f，为DMD像元在u方向和v方向上的尺寸，标定时，只能确定和为像素坐标系下DMD芯片的中心点坐标；M_p＝[R^pt^p]为世界坐标系到投影仪坐标系的变换矩阵，其中R^p＝[r₁r₂r₃]为旋转矩阵，t^p为平移矩阵；

上述(3)、(4)式中，为列条纹在像素点的绝对相位，Nv为列条纹周期数，W为投影仪在水平方向的分辨率；为行条纹在像素点的绝对相位，N_h为行条纹周期数，H为投影仪在垂直方向的分辨率。

更进一步的说明，步骤A测量前的系统参数标定包括以下步骤：

(1)将标定板随机放20个位置，并用CCD相机采集标定板各个位置的图像；

(2)CCD相机的内外参数矩阵和Scheimpflug矩阵的标定：计算出由空间一点(X_W,Y_W,Z_W)到像素点(u_c,v_c)的单应性矩阵H_c＝T_3×3A_cM_c，然后根据单应性矩阵H_c和Scheimpflug条件下远心相机标定算法，标定出CCD相机的内外参数矩阵A_c和M_c，Scheimpflug矩阵T_3×3；

(3)使用DLP微型投影仪依次将四幅正弦列条纹和四幅行条纹分别投向标定板，并分别用CCD相机捕捉拍摄；

(4)根据四步相移算法求解其相位主值，根据三频外差算法求解其绝对相位和再根据绝对相位和建立DLP微型投影仪像素点与CCD相机像素点之间的关系，从而，将CCD相机图像转换为投影仪图像，与步骤(2)一样，根据根据单应性矩阵H_p和远心相机标定算法，标定出DLP微型投影仪的内外参数矩阵A_p和M_p。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型微型元件三维测量系统，其特征在于：包括将用于投影已知图形的DLP微型投影仪、用于采集受待测物体影响发生偏折或变形图像的照相装置、用于数据处理的计算机和用于放置待测物体的载物平台；

所述DLP微型投影仪设置于所述载物平台的上方，其接受所述计算机编码设定的图形，并将其图形垂直投影到待测物体上；

所述照相装置倾斜设置于所述载物平台的上方，所述照相装置的拍摄图像包括所述图形受待测物体影响而发生偏折或变形的图像；

所述照相装置包括CCD相机、Scheimpflug倾斜调整器和镜头，所述镜头通过所述Scheimpflug倾斜调整器连接于所述CCD相机，所述CCD相机的CCD芯片相对所述镜头的平面倾斜，其倾斜夹角为A；

所述CCD芯片的平面、所述镜头的平面与所述待测物体的平面相交于同一条直线；

所述计算机分别与所述DLP微型投影仪和所述照相装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型微型元件三维测量系统，其特征在于：所述DLP投影仪的镜头由物方远心镜头替换。

3.根据权利要求2所述的一种新型微型元件三维测量系统，其特征在于：所述物方远心镜头通过连接筒连接于所述DLP投影仪的DMD芯片。

4.根据权利要求2所述的一种新型微型元件三维测量系统，其特征在于：所述物方远心镜头的分辨率为12um。

5.根据权利要求1所述的一种新型微型元件三维测量系统，其特征在于：所述图形为由计算机程序编码而成的结构光条纹。

6.根据权利要求1所述的一种新型微型元件三维测量系统，其特征在于：还包括标定板，所述标定板随机放置于所述投影仪的投影范围内，且位于所述镜头的拍摄范围内。

7.根据权利要求1或6所述的一种新型微型元件三维测量系统，其特征在于：所述镜头为双远心镜头。

8.使用权利要求7所述的一种新型微型元件三维测量系统的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、测量前的系统参数标定，标定出CCD相机的内外参数矩阵A_c和M_c，Scheimpflug矩阵T_3×3；所述DLP微型投影仪01的内外部参数矩阵A_p和M_p；

B、待测物体测量：将待测物体放置在载物平台上，DLP投影仪将经计算机程序编码而成的结构光条纹垂直投射到物体上，由CCD相机采集变形的结构光条纹图像并将其传回计算机；

C、数据处理：计算机程序根据相位计算方法得到结构光条纹图像的绝对相位值后，根据预先标定的系统参数，计算出待测物体表面的三维点云数据。

9.根据权利要求8所述的一种新型微型元件三维测量系统的测量方法，其特征在于：步骤C中通过以下公式计算出被测物体表面的三维点云数据：

[u_cv_v1]^T＝T_3×3A_cM_c[X_WY_WZ_W1]^T(1)

[u_pv_p1]^T＝A_pM_p[X_WY_WZ_W1]^T(2)

$u_i^p=\frac{{\mathrm{\Φ}}_v(u_i^c,u_i^c)}{N_v\×2\mathrm{\π}}\×W---\left(3\right)$

$v_i^p=\frac{{\mathrm{\Φ}}_h(u_i^c,u_i^c)}{N_h\×2\mathrm{\π}}\×H---\left(4\right)$

上述(1)式中，(u_c,v_c)为相机图像中的像素点坐标；T_3×3为Scheimpflug两个倾斜角τ和ρ组成的矩阵，其表达式如下：

$T_{3\×3}={\left[\begin{array}{cc}{Q}_{2\×2}& 0\\ 0& 1\end{array}\right]}^{-1}$

$Q_{2\×2}=\left[\begin{array}{cc}{q}_{11}& q_{12}\\ q_{21}& q_{22}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{\left(\cos \mathrm{\ρ}\right)}^2(1-\cos \mathrm{\τ})+\cos \mathrm{\τ}& \cos \mathrm{\ρ}\sin \mathrm{\ρ}(1-\cos \mathrm{\τ})\\ \cos \mathrm{\ρ}\sin \mathrm{\ρ}(1-\cos \mathrm{\τ})& {\left(\sin \mathrm{\ρ}\right)}^2(1-\cos \mathrm{\τ})+\cos \mathrm{\τ}\end{array}\right]$

其中，τ为主光轴与CCD芯片平面垂线⊥的夹角，0°＜τ＜90°，ρ为主光轴在CCD芯片平面上的投影与芯片平面v'轴的夹角，0°≤ρ≤360°；

A_c为相机的内部参数矩阵，其表达式如下：

$A_c=\left[\begin{array}{ccc}{m}^c/d_u^c& 0& u_0^c\\ 0& m^c/d_v^c& v_0^c\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

其中，m_c为双远心镜头的放大倍率，m^c＝f₂/f₁，为CCD像元在u方向和v方向上的尺寸，标定时，只能确立和 为像素坐标系下CCD芯片的中心点坐标；M_c＝[R^ct^c]为世界坐标系到相机坐标系的变换矩阵，其中R^c＝[r₁r₂r₃]为旋转矩阵，t^c为平移矩阵；

上述(2)式中，(u_p,v_p)为投影仪图像中的像素点坐标；A_p为投影仪的内部参数矩阵，其表达式如下：

$A_p=\left[\begin{array}{ccc}{m}^p/d_u^p& 0& u_0^p\\ 0& m^p/d_v^p& v_0^p\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

其中，m_p为物方远心镜头的放大倍率，m^p＝(b-f)/f，为DMD像元在u方向和v方向上的尺寸，标定时，只能确立和 为像素坐标系下DMD芯片的中心点坐标；M_p＝[R^pt^p]为世界坐标系到投影仪坐标系的变换矩阵，其中R^p＝[r₁r₂r₃]为旋转矩阵，t_p为平移矩阵；

上述(3)、(4)式中，为列条纹在像素点的绝对相位，N_v为列条纹周期数，W为投影仪在水平方向的分辨率；为行条纹在像素点的绝对相位，N_h为行条纹周期数，H为投影仪在垂直方向的分辨率。

10.根据权利要求8所述的一种新型微型元件三维测量系统的测量方法，其特征在于：步骤A测量前的系统参数标定包括以下步骤：

(1)将标定板随机放20个位置，并用CCD相机采集标定板在各个位置的图像；

(2)CCD相机的内外参数矩阵和Scheimpflug矩阵的标定：计算出由空间一点(X_W,Y_W,Z_W)到像素点(u_c,v_c)的单应性矩阵H_c＝T_3×3A_cM_c，然后根据单应性矩阵H_c和Scheimpflug条件下远心相机标定算法，标定出CCD相机的内外参数矩阵A_c和M_c，Scheimpflug矩阵T_3×3；

(3)使用DLP微型投影仪依次将四幅正弦列条纹和四幅行条纹分别投向标定板，并分别用CCD相机捕捉拍摄；

(4)根据四步相移算法求解其相位主值，根据三频外差算法求解其绝对相位和再根据绝对相位和建立DLP微型投影仪像素点与CCD相机像素点之间的关系，从而，将CCD相机图像转换为投影仪图像，与步骤(2)一样，根据根据单应性矩阵H_p和远心相机标定算法，标定出DLP微型投影仪的内外参数矩阵A_p和M_p。