CN113029040A - 一种偏振相位偏折测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏振相位偏折测量方法和装置。该装置包括投影设备、相机和信息处理设备，投影设备设置为加载照明图像和投影编码图案，当投影设备加载均匀照明图案时，旋转相机前的偏振片采集多张偏振图像；当投影设备投影编码图案时，将偏振片方向固定，采集多张经过物体表面面型调制的反射编码图像。信息处理设备配置为采集多张偏振图像，根据偏振图像分析光线入射角分布；采集多张经过物体表面面型调制的反射编码图像，通过图像处理和解码过程得到相位调制信息；将偏振分析得到的入射角分布与调制相位信息融合，得到物体表面梯度，并通过对表面梯度积分重建物体面型。本发明消除了测量二义性误差问题，并显著降低了硬件成本和操作复杂度。

Description

一种偏振相位偏折测量方法和装置

技术领域

本发明涉及光学三维检测技术领域，更具体地，涉及一种偏振相位偏折测量方法和装置。

背景技术

相位偏折测量技术属于非接触式的三维重建技术，是一种面向类镜面反射物体的快速、无损的视觉重建方法，已经广泛应用于多个领域，例如工业自动化测量、产品缺陷检测、生物医疗检测、目标跟踪、逆向工程等应用场景。

传统的线激光扫描、结构光扫描等三维重建技术对于一些表面反射率较高的物体，重建效果受到物体表面高光影响。相位偏折测量技术使用液晶显示器作为投影光源，通过求解相位变化进行重建，避免了高反射光带来的较大重建误差。这种三维测量系统构成较简单，操作简便，具有很高的应用前景和研究价值。

然而，尽管相位偏折测量技术对于表面连续分布的高反射率物体的三维重建具有很好的应用效果，但该项技术目前仍然面临测量二义性误差问题，即梯度测不准问题，影响了后续的重建精度。在现有技术中，针对测量二义性误差已有的解决方案包括：1)双目立体视觉共同建立法线约束条件得到精确梯度。这种方法需要精确的相机配准，计算较复杂且增加了系统成本。2)多次移动投影屏幕，在光路中加入位置约束条件消除二义性误差。这类方法移动屏幕位置的不准确容易带来附加系统误差，要求较高的操作稳定性，不能灵活使用。3)测量系统中设置特殊的光路，如增加远心成像模型，利用几何关系消除相位-梯度不确定性。这类方法由于系统结构设计固定，不能用于任意面形分布的物体，并且远心光路的设置增加了系统成本。

具体地，现有的三维形貌测量技术方案包括：专利申请CN201610138787.7(一种高反射物体表面光场偏折术测量系统和方法)提出了一种基于液晶显示屏投影的面型测量系统，通过采用改进的双层平面LCD调制器投影进而消除测量的法线不唯一问题。主要操作过程是：保持两个液晶显示屏之间的距离为20mm-50mm之间，前后液晶显示屏交替投影编码结构光，投影时另一个投出白色均匀照明光；分别对相机采集到的两套条纹图进行解调获取相位信息并确定两个信息在待测物体上的对应性，即能够确定唯一的入射光线方向；最后，根据入射光线和反射光线的交点获得物体表面三维点云数据。专利申请CN202010655098.X(基于双屏透射显示的镜面物体三维形貌测量方法及装置)公开了一种基于液晶显示屏和透明显示屏的镜面物体三维形貌测量方法，其中两个显示屏相互平行，保持一定距离且与光学平台垂直。采用三频外差法分别对平面反射镜和待测物体投影之后采集的三组正弦条纹图计算处理，得到参考平面绝对相位分布以及物体对应的绝对形变相位分布。最后根据由整个系统的几何结构关系推导得到的相位偏折量与物体高度的关系式获得待测物体的三维形貌深度信息。

经分析，对于表面高度变化较大的物体以及表面梯度起伏变化较大的物体而言，相位偏折测量技术存在固有的测量不确定性误差，即通过测量相位偏折量获得的表面法线具有不唯一性。而目前针对该问题提出的解决方法基本都涉及到增加相机或者是移动投影光源，导致测量过程不稳定、操作较复杂，且增加了系统成本。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种偏振相位偏折测量方法和装置，通过将相位偏折测量技术与偏振成像相结合，解决了测量二义性误差的问题，提高了三维重建精度。

根据本发明的第一方面，提供一种偏振相位偏折测量装置。该装置包括投影设备、相机和信息处理设备，投影设备和相机前分别设有偏振片，其中：

投影设备设置为加载照明图像和投影编码图案，当投影设备加载均匀照明图案时，旋转相机前的偏振片采集多张偏振图像；当投影设备投影编码图案时，将偏振片方向固定，采集多张经过物体表面面型调制的反射编码图像；

信息处理设备被配置为：采集所述多张偏振图像，根据偏振图像分析光线入射角分布；采集多张经过物体表面面型调制的反射编码图像，通过图像处理和解码过程得到相位调制信息；将偏振分析得到的入射角分布与调制相位信息进行融合，得到物体表面梯度，并通过对表面梯度积分重建物体面型。

根据本发明的第二方面，提供一种偏振相位偏折测量方法。该方法包括以下步骤：

投影设备加载均匀照明图案，旋转相机前的偏振片采集多张偏振图像；

投影设备投影编码图案，将偏振片方向固定，采集多张经过物体表面面型调制的反射编码图像；

采集所述多张偏振图像，根据偏振图像分析光线入射角分布；

采集多张经过物体表面面型调制的反射编码图像，通过图像处理和解码过程得到相位调制信息；

将偏振分析得到的入射角分布与调制相位信息进行融合，得到物体表面梯度，并通过对表面梯度积分重建物体面型。

与现有技术相比，本发明的优点在于，将相位偏折测量方法与偏振信息分析相结合，消除了相位偏折技术固有的测量二义性误差问题，相比使用双目或者是精确移动投影设备的位置，显著降低了硬件成本和操作复杂度。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明一个实施例的偏振相位偏折测量系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的偏振相位偏折测量方法的流程图；

图3是根据本发明一个实施例的几何条件约束关系示意图；

图4是根据本发明一个实施例的相位偏折测量(PMD)方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明提供偏振相位偏折测量装置及对应的测量方法，简言之，该装置(或称系统)包括：投影设备(如显示器)、摄像机(如工业相机)、偏振片和信息处理设备，其中，显示器作为偏振光源，摄像机用于采集偏振图像，信息处理设备用于分析采集的图像，获得重建结果。在下文中，将以液晶显示器、工业相机、计算机作为信息处理设备为例进行说明。

参见图1所示，所提供的偏振相位偏折测量装置包括一个液晶显示器，一个工业级相机以及各自前面的若干偏振片。该装置的基本原理是：设置合适的光源入射方向以及相机采集范围之后固定系统。液晶显示屏投影均匀照明光时通过旋转相机前的线偏振片采集偏振图像，根据偏振图像分析光线入射角。液晶显示屏投影编码图案时，将偏振片方向固定，采集多张经过物体表面面型调制的反射编码图像，经过后续的图像处理和解码过程得到相位调制信息。最后将偏振分析得到的入射角分布与调制相位信息进行融合，通过对较准确的表面梯度积分重建物体面型。

在一个实施例中，所提供偏振相位偏折测量装置包括：一个液晶显示器、一个工业级相机、两个线偏振片以及一台计算机。该装置的工作方式：液晶显示屏属于偏振光源，液晶显示屏幕首先加载均匀照明图案，旋转相机前面的线偏振片采集多张偏振图像，计算偏振信息。此时固定线偏振片方向，液晶显示屏幕加载面结构光编码图案，由计算机采集物体表面反射的形变条纹后进行解码并计算相位信息。最后将偏振信息与相位信息融合得到物体表面梯度，计算机对梯度积分进行重建。

具体地，结合图1和图2所示，所提供的偏振相位偏折测量方法包括以下步骤。

步骤S210，对相机进行标定，并计算显示屏与相机之间的位姿变换矩阵。

例如，单目相机标定采用张正友提出的方法，将世界坐标系建立在平面反射镜表面，采集多组棋盘格图片，获取相机内参。利用平面反射镜获得液晶显示屏相对平面镜对称的虚像，并利用显示屏加载的标定图案进行标定获得相机外参，最后根据转换关系获得液晶显示屏与相机之间的位姿变换矩阵。

需说明的是，除了采用上述基于标准平面镜的相机与投影设备之间的位姿计算方式外，也可采用其他现有方法获得液晶显示屏与相机之间的位姿变换矩阵，本发明对此不进行限制。

步骤S220，根据反射图像的灰度变化得到照明光线入射角分布。

类镜面物体表面的反射光与照射到物体表面的入射光之间遵循菲涅耳公式：反射光中垂直偏振态光波能量以及水平偏振态光波能量分别相对于入射光中相应偏振态光波能量的变化是随着光线入射角的改变而呈现单调变化趋势。其中偏振方向垂直于入射面的垂直方向偏振态光波能量变化随着入射角的增大呈递增趋势。利用这一曲线，可以从图像灰度图中反推光线入射角分布。令E_s'₁代表反射光垂直偏振态光波振幅，令E_s1代表入射光垂直偏振态振幅，i₁表示入射角，i₂表示折射角，则光能量变化与入射角关系用公式表示如下：

利用公式(1)可获得照明光线至物体表面的入射角分布情况。

步骤S230，根据形变条纹解码获得相位分布。

具体地，用液晶显示屏加载的时间编码面结构光照明物体，采用的编码方式是格雷编码加相移，该时间编码结构光照明方法分别在两个正交方向上对光场中的投影光线进行编码，使得相机像平面上的像素点与液晶显示屏上的发光像素点具有唯一对应关系。由于形变条纹图的调制相位受限于反正切函数周期性而具有包裹相位，使得无法一次求解得到物体的真实相位分布，通过对采集到的多张格雷编码图案进行解码，即可实现相位解包裹，进而获得相位分布。

步骤S240，结合入射角分布以及相机和显示屏之间对应的相位数值计算得到物体表面初始高度。

由于液晶显示器不具备投影仪的针孔结构，因此需要额外的约束条件才能结合相机像素平面的相位分布获得物体高度，这一约束条件是由偏振信息得到的物体表面各点的光线入射角分布。相机成像过程满足针孔成像原理，液晶显示屏和相机图像平面上相位对应点的连线与该点反射光线以及从显示屏上对应相位点发出的光线均在同一个入射平面上，利用光线之间构成的几何关系计算得到物体表面各点在相机坐标系下的高度Z_C，并用之前获得的系统标定参数计算得到物体表面在世界坐标系的高度，即物体表面的初始高度。

几何约束条件的原理如图3所示，其中m₁、m₂分别表示相机图像平面M上的像素点，其坐标分别用(u₁，v₁)和(u₂，v₂)表示。液晶显示屏上的像素点p₁和p₂分别是与相机像素平面对应的匹配相位发光点，即p₁和m₁相匹配，p₂和m₂相匹配。待测物体表面的点用O表示，其对应的世界坐标系下的高度分别用h₁和h₂代表，O₁、O₂表示其中的两个点。连接物点与相机光心(O_c)、连接光心与显示屏上各个相位点用线段L表示，以及连接显示屏上的相位点与待测物点，在光线入射平面内，上述线段形成三角形，令线段OO_c和线段OP之间的夹角为β，则根据三角形几何关系以及小孔成像原理计算得到待测物体表面各个点的粗糙深度分布。

步骤S250，根据相位偏折量计算物体表面梯度。

相对于参考平面，待测物体的表面梯度变化导致相机同一个像素位置接收到来自显示屏的不同的相位发光点，产生相位偏折量，水平x方向的编码条纹用于解算物体x方向上的梯度分布；垂直y方向上的编码条纹用于解算物体y方向上的梯度分布。令h表示物体高度，α_x和α_y分别表示物体表面在x方向和y方向的梯度，p表示正弦条纹周期数，Φ表示相机图像平面上每一个像素点对应的相位偏移，d代表待测物体表面上一点到液晶显示屏上对应的相位点之间的距离。则物体两个方向的梯度分布α与相位偏移量之间有如下数学关系式：

φ＝2πdtan(2α)/p (2)

步骤S260，根据梯度数据重建物体面型。

根据数值积分关系式，由于待测物体面型分布比较随机，大多数是自由曲面，故采用辛普森公式并且考虑高阶截断误差的存在，分别在水平x方向和垂直y方向上对梯度数据与各个像素点对应的真实高度数据之间建立线性关系式，令G表示梯度数据矩阵，D表示由数值积分关系构建的梯度数据与真实高度数据之间的系数矩阵，Z表示待重建的高度分布矩阵，则三个变量之间具有如下数学关系式：

由此可知，求解上述方程组即可获得对应的高度，即重建面型分布。该方程组可用最小二乘方法求解，例如，构建损失函数：

理想的梯度数据是保守场，总的损失函数等于两个互相垂直方向的梯度分别积分的损失函数之和。其中Z hat表示实际梯度数据积分重建后的高度值。

总体上，如图4所示，基于偏振信息的相位偏折测量方法包括：步骤S410，调整光源入射方向，旋转偏振片获取垂直方向偏振的灰度图；步骤S420，实验系统标定，获取标定参数；步骤S430，拍摄形变条纹图。步骤S440，根据图像灰度求反射光入射角；步骤S450，用相移法和相位解包裹提取调制相位变量；步骤S460，根据入射角以及对应的显示屏相位点得到物体表面粗糙深度分布；步骤S470，由相位-梯度关系求出物体表面梯度分布；步骤S480，联立消除测量二义性误差；步骤S490，对梯度迭代积分重建物体三维形貌。

综上，本发明利用液晶显示器的偏振光源特性，以及相机前面安装的线偏振片，能够在有限的转动次数内，获取反射光中水平偏振态的光线反射率灰度图；结合光线入射角分布以及根据相位偏折得到的液晶显示器上各个相位发光点与相机像平面上像素点的对应关系，并且结合入射平面三角形和针孔成像原理构成的几何关系，计算获取待测物体表面的初始深度分布，并作为后续积分重建的初值输入，消除二义性误差。

综上所述，本发明是一种较高效、灵活的相位偏折测量技术，不仅可以较精确地应用于镜面等高反射物体的面型检测，也可以用于透明物体的轮廓测量，应用的物体较广泛，如用于镜面物体、类镜面物体以及透明物体的三维面型测量等。与现有的基于相位偏折测量方法的三维重建技术相比，本发明的优势在于：通过偏振信息增加约束条件解决测量二义性误差问题，无需移动投影设备，提高了测量稳定性；整体结构简单，成本较低，只需要在相机前面增加线偏振片即可，液晶显示器前可以根据待重建的物体选择增加线偏振片或者四分之一波片，用单一的相机采集反射图；测量操作步骤较简便，在投影编码图案的基础上，多次旋转相机前面偏振片获取偏振信息，降低了精确移动设备带来的操作难度系数，同时避免了其他方法中移动光源带来的附加误差。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++、Python等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种偏振相位偏折测量装置，包括投影设备、相机和信息处理设备，投影设备和相机前分别设有偏振片，其中：

投影设备设置为加载照明图像和投影编码图案，当投影设备加载均匀照明图案时，旋转相机前的偏振片采集多张偏振图像；当投影设备投影编码图案时，将偏振片方向固定，采集多张经过物体表面面型调制的反射编码图像；

信息处理设备被配置为：采集所述多张偏振图像，根据偏振图像分析光线入射角分布；采集多张经过物体表面面型调制的反射编码图像，通过图像处理和解码过程得到相位调制信息；将偏振分析得到的入射角分布与调制相位信息进行融合，得到物体表面梯度，并通过对表面梯度积分重建物体面型。

2.根据权利要求1所述的偏振相位偏折测量装置，其特征在于，根据以下步骤重建物体面型：

进行相机标定，计算相机与投影设备之间的位姿，获得相机和投影设备之间的位姿变换矩阵；

根据反射图像的灰度变化得到照明光线至物体的入射角分布；

根据形变条纹解码获得相位分布；

结合入射角分布以及相机和投影设备之间对应的相位数值，计算得到物体表面初始高度；

根据相位偏折量计算物体表面梯度；

根据梯度数据重建物体面型。

3.根据权利要求2所述的偏振相位偏折测量装置，其特征在于，所述计算相机与投影设备之间的位姿变换矩阵包括：

采用张正友标定法进行单目相机标定，将世界坐标系建立在平面反射镜表面，采集多组棋盘格图片，获取相机内参；

利用平面反射镜获得投影设备相对平面镜对称的虚像，并利用投影设备加载的标定图案进行标定获得相机外参，进而根据转换关系获得投影设备与相机之间的位姿变换矩阵。

4.根据权利要求2所述的偏振相位偏折测量装置，其特征在于，基于光能量变化获得所述照明光线至物体的入射角分布，表示为：

其中，E_s'₁代表反射光垂直偏振态光波振幅，E_s1代表入射光垂直偏振态振幅，i₁表示入射角，i₂表示折射角。

5.根据权利要求2所述的偏振相位偏折测量装置，其特征在于，所述根据形变条纹解码获得相位分布包括：

用投影设备加载的时间编码面结构光照明物体，该时间编码结构光照明物体分别在两个正交方向上对光场中的投影光线进行编码，使得相机像平面上的像素点与投影设备上的发光像素点具有唯一对应关系；

利用形变条纹图的调制相位受限于反正切函数周期性而具有包裹相位特征，对采集到的多张格雷编码图案进行解码，实现相位解包裹。

6.根据权利要求2所述的偏振相位偏折测量装置，其特征在于，所述物体表面初始高度是由偏振信息得到的物体表面各点的光线入射角分布作为约束条件，结合相机像素平面的相位分布获得，包括：

基于投影设备显示屏和相机图像平面上相位对应点的连线与该点反射光线以及从显示屏上对应相位点发出的光线均在同一个入射平面上的特征，利用光线之间构成的几何关系计算得到物体表面各点在相机坐标系下的高度，并用获得的标定参数计算得到物体表面在世界坐标系的高度，作物体表面的初始高度。

7.根据权利要求2所述的偏振相位偏折测量装置，其特征在于，利用以下公式计算物体表面梯度：

φ＝2πdtan(2α)/p

其中，α表示物体表面的梯度分布，分别计算物体表面在x方向和y方向的梯度α_x和α_y，p表示正弦条纹周期数，φ表示相机图像平面上每一个像素点对应的相位偏移，d代表待测物体表面上一点到投影设备显示屏上对应的相位点之间的距离。

8.根据权利要求7所述的偏振相位偏折测量装置，其特征在于，所述根据梯度数据重建物体面型包括：

采用辛普森公式并且考虑高阶截断误差，分别在水平x方向和垂直y方向上对梯度数据与各个像素点对应的真实高度数据之间建立线性关系式：

其中，G表示梯度数据矩阵，D表示由数值积分关系构建的梯度数据与真实高度数据之间的系数矩阵，Z表示待重建的高度分布矩阵；

用最小二乘法求解所建立的线性关系式，获得对应的高度，作为重建面型分布。

9.一种偏振相位偏折测量方法，包括以下步骤：

投影设备加载均匀照明图案，旋转相机前的偏振片采集多张偏振图像；

投影设备投影编码图案，将偏振片方向固定，采集多张经过物体表面面型调制的反射编码图像；

采集所述多张偏振图像，根据偏振图像分析光线入射角分布；

采集多张经过物体表面面型调制的反射编码图像，通过图像处理和解码过程得到相位调制信息；

将偏振分析得到的入射角分布与调制相位信息进行融合，得到物体表面梯度，并通过对表面梯度积分重建物体面型。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现根据权利要求9所述方法的步骤。

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