TWI409502B - 相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統 - Google Patents

相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI409502B
TWI409502B TW098102814A TW98102814A TWI409502B TW I409502 B TWI409502 B TW I409502B TW 098102814 A TW098102814 A TW 098102814A TW 98102814 A TW98102814 A TW 98102814A TW I409502 B TWI409502 B TW I409502B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
image
spectrum
spectral
phase information
region
Prior art date
Application number
TW098102814A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201028736A (en
Inventor
Liang Chia Chen
Hsuan Wei Ho
Original Assignee
Univ Nat Taipei Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Nat Taipei Technology filed Critical Univ Nat Taipei Technology
Priority to TW098102814A priority Critical patent/TWI409502B/zh
Priority to US12/511,260 priority patent/US8385629B2/en
Publication of TW201028736A publication Critical patent/TW201028736A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI409502B publication Critical patent/TWI409502B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Description

相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統
本發明係有關一種相位資訊取得技術，尤其是指一種利用可貼近具有相位資訊之頻譜區域外形之中通濾波器以濾取還原相位所需之相位資訊之一種相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統。
隨著科技的日新月異和工業生產的發展，對表面輪廓、幾何尺寸、粗糙度、自由曲面之測量越來越重要，精度之要求也越來越高，但是目前重要之線上量測問題，易受環境擾動的影響而產生量測誤差。所以具有三維形貌量測及即時量測能力之技術日趨重要。
例如在美國公開申請案US. Pat. No. 4,768,881所揭露的一種應用於傅立葉轉換三維形貌量測技術，其係利用干涉條紋投射至待測物上，再藉由影像擷取單元擷取其影像，該技術是使用方形之影像選取器將方形外之空間影像資訊濾除，接者轉到頻域執行中通濾波的部份，得到其相位資訊進而重建物體之三維形貌。此外，另一習知技術如Cdric Brluzeau等人提出之"Automated fringe-pattern extrapolation for patterned surface profiling by interference microscopy with Fourier transform analysis,"Proceedings of SPIE ,vol. 5858,2005，其係利用一可調式中通濾波器，設定相關閥值來達到最佳之濾波效果，避免引入三維重建之量測誤差。在該技術中，雖有揭露不同形狀之濾波器，但該濾波器之形狀僅涵蓋相位頻譜訊號較強之鄰近頻譜區域，並非涵蓋全部具有相位資訊之頻譜區域，因此所還原的表面形貌之結果恐有真實形貌重建失真的問題出現，尤其對於具有銳角之物體形貌而言，該問題更易出現，進而影響三維影像量測之結果。
不過前述技術雖然在頻譜影像中利用中通濾波器擷取頻譜影像中關於相位資訊的區域以利進行演算，進而還原待測物影像。然而，習用之二維翰林(2-D Hanning filter)或者圓形(circular)中通濾波器，其所擷取到的頻譜影像範圍並無法完整涵蓋關於待測物相位資訊的區域，因此在後續的還原運算以重建待測物表面形貌的結果，即會與待測物實際之形貌特徵(尺寸或形狀)有所差異，進而影響檢測的結果。如圖一A至圖一G所示，該圖係為習用之利用圓形濾波器對球形待測物進行表面形貌還原之各階段影像圖。其中，圖一A係為對球形待測物投射具有條紋結構光所擷取空間域(spatial domain)之影像。圖一B為對圖一A之影像進行傅利葉轉換所得到頻域(frequency domain)之頻譜影像。然後於圖一B之影像對應正一階或負一階頻譜之區域，利用一圓形中通濾波器(如圖一C所示)濾得一頻譜資訊。然後對該頻譜資訊進行傅立葉反轉換即可得到對應的相位封裝圖，如圖一D所示。為了讓還原的不連續狀態接合得到連續的相位分佈，因此必須再利用尤拉轉換演算以及相位還原技術(phase unwrapping)，以還原得到連續的相位影像(如圖一E所示)，進而重建待測物之表面形貌。如圖一F與圖一G所示，其中圖一F為待測物之三維立體還原影像，而圖一G為待測物剖面影像。以圖一H至圖一L所示，其中圖一H係為具有階高之塊規結構。根據圖一H得到空間域(spatial domain)之條紋影像圖一I之後，利用傅利葉轉換而得到頻域(frequency domain)之頻譜影像，如圖一J所示。根據前述之Cdric Brluzeau等人提出之圓形中通濾波器所得之頻譜資訊進行傅立葉反轉換即可得到對應的相位封裝圖，再利用尤拉轉換演算以及相位還原技術(phase unwrapping)，以還原得到連續的相位影像，進而重建待測物之表面形貌。如圖一K與圖一L所示，其中圖一K為待測物之三維立體還原影像，而圖一L待測物剖面影像。根據該剖面輪廓結果，可以發現利用圓形濾波器所得的階高結構邊緣已經因為失真而呈現圓弧狀，不具有直角的結構。
綜合上述，因此亟需一種相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統，來解決習用技術所產生之問題。
本發明提供一種相位資訊擷取方法，其係於一頻譜影像中利用可貼近於具有相位資訊之一頻譜區域的外形之中通濾波器來擷取頻譜資訊，然後對該頻譜資訊進行演算以得到關於待測物之相位資訊，進而根據該相位資訊還原該待測物之形貌。藉由橢圓形可以將頻譜影像中關於相位資訊之影像完整取出，使得影像還原時得到的表面形貌誤差更低。
本發明提供一種三維形貌量測系統，其係可擷取關於待測物之一條紋影像，並轉換該條紋影像而形成一頻譜影像，然後再對該頻譜影像進行影像中相位資訊擷取。其中，在該系統中，利用濾波器於該頻譜影像上具有相位資訊之一頻譜區域內擷取一頻譜資訊，該濾波器之形狀係貼近於該頻譜區域之外形，然後再利用影像還原的演算法得到該待測物之表面形貌。
本發明提供一種三維形貌量測系統，其係可利用條紋結構光所形成之條紋影像或者是藉由干涉所形成之干涉條紋影像，並轉換該條紋影像而形成一頻譜影像，然後再對該頻譜影像進行影像資訊擷取。利用發明之系統可以利用單一張條紋影像即可分析物體表面形貌，節省習用利用多步相移還原物體表面形貌所需要的時間，以及避免習用多步相移在偵測過程中因為環境振動而造成還原資訊誤差之問題。
在一實施例中，本發明提供一種相位資訊擷取方法，其係包括有下列步驟：取得具有一物體表面形貌相位資訊之一條紋影像；取得該條紋影像之一頻譜影像，該頻譜影像具有關於該物體表面形貌相位資訊之一頻譜區域，該頻譜區域係具有一主要頻譜訊號區，其兩側分別具有延伸至該頻譜影像側邊之一次要頻譜訊號區；以一濾波器於該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區內擷取一頻譜資訊，該濾波器之形狀係涵蓋該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區；以及對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊。
在另一實施例中，本發明提供一種三維形貌量測系統，包括：一結構光條紋投射單元，其係投射一條紋結構光至一物體上；一影像擷取裝置，其係擷取具有該物體表面形貌相位資訊之一條紋影像；以及一控制單元，其係與該影像擷取裝置電訊連接，該控制單元對該條紋影像進行處理以得到對應之一頻譜影像，該頻譜影像具有關於該物體表面形貌相位資訊之一頻譜區域，該頻譜區域係具有一主要頻譜訊號區，其兩側分別具有延伸至該頻譜影像側邊之一次要頻譜訊號區，以一濾波器於該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區內擷取一頻譜資訊，該濾波器之形狀係涵蓋該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區，再對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊。
在另一實施例中，本發明提供一種三維形貌量測系統，包括：一光源投射部，其係提供一光場；一光源調制部，其將該光場調制成一參考光與一偵測光，該偵測光投射至一物體上以形成具有物體表面形貌相位資訊之一測物光而與該參考光干涉以形成一干涉光；一影像擷取裝置，其係感測該干涉光而形成一條紋影像(interferograms)；以及一控制單元，其係與該影像擷取裝置電訊連接，該控制單元對該條紋影像進行處理以得到對應之一頻譜影像，該頻譜影像具有關於該物體表面形貌相位資訊之一頻譜區域，該頻譜區域係具有一主要頻譜訊號區，其兩側分別具有延伸至該頻譜影像側邊之一次要頻譜訊號區，並以一濾波器於該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區內擷取一頻譜資訊，該濾波器之形狀係涵蓋該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區，再對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊。
為使　貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，下文特將本發明之裝置的相關細部結構以及設計的理念原由進行說明，以使得　審查委員可以了解本發明之特點，詳細說明陳述如下：請參閱圖二所示，該圖係為本發明之相位資訊擷取方法實施例流程示意圖。在本實施例中，該方法其係包括有下列步驟：首先以步驟10擷取具有一物體表面形貌相位資訊之一條紋影像。該條紋影像係為週期性或者是非週期性的變形條紋影像(deformed fringe images)，在本實施例係為非週期性變形條紋影像。在步驟10中，該條紋影像係可藉由單頻掃描或者是雙頻掃描而得。所謂單頻掃描係指利用具有單一週期條紋之結構光投射至物體上，然後利用影像擷取裝置擷取關於該物體於該單一週期之結構光下的變形條紋影像(deformed fringe patterns)，如圖三A所示。在圖三A中，該投射至物體之結構光僅為單一週期P0 。另外雙頻掃描之影像可以參考如圖三B所示，其係以具有雙頻結構光投射至物體上所形成的具有雙頻週期性條紋的影像。其中，在圖三B之影像中具有兩個結構光週期P1 與P2 。除了前述利用具有條紋之結構光投射至物體取得變形條紋影像之外，在步驟10中，更可以利用習用之干涉式系統，例如：麥克森式干涉系統或者是Mirau干涉系統，來使參考光與具有待測表面形貌相位資訊之測物光相互干涉而取得干涉的條紋影像。
再回到圖二所示，接著進行步驟11，取得關於該條紋影像之一頻譜影像。在本步驟中，主要是對該條紋影像進行傅立葉轉換，將時域的變形條紋影像轉換至頻域空間。以單頻結構光所形成之變形條紋影像為例(如圖三A所示)，當其轉換成頻域之後所形成的影像係如圖四A至圖四D所示。其中圖四A與圖四B係為將變形條紋影像之頻譜圖；圖四C則為頻譜之立體圖；圖四D則為圖四C之頻譜立體圖在XZ平面上具有極值區域之二維頻譜值示意圖。其中圖四D之極值位置901、911與921係為圖四B中頻譜影像中的亮帶區域90、91與92之中心位置。以圖四A為例，其中局部灰度值高的區域90係代表該變形條紋之零階頻譜，區域90兩側的灰度值高的區域91與92則分別代表第1階的頻譜，然後依序類推，在此不作贅述。而具有物體表面形貌相位資訊之訊號區域位置係為正一階91或負一階之頻譜區域92。以正一階之頻譜區域91為例，該頻譜區域係具有一主要頻譜訊號區910，其兩側分別具有延伸至該頻譜影像側邊之一次要頻譜訊號區911與912。
再回到圖二所示，接著進行步驟12，以一濾波器於該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區內擷取一頻譜資訊，該濾波器之形狀係涵蓋該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區。在說明本步驟之前，先說明基本概念，在習用技術中，以單頻之變形條紋影像為例，該影像係可以下式(1)來表示：
i (x,y )=a (x,y )+b (x,y )cos[Φ(x,y )]+n (x,y )………………(1)
其中，(x,y)為影像座標，x與y分別為影像座標之列與行之數值；i(x,y)為光強度；a(x,y)為影像背景平均光強度；b(x,y)為條紋光強度變化振幅；φ(x,y)為待測相位資訊；而n(x,y)為雜訊強度(noise intensity)。
接著將φ(x,y)區分為載波相位φc (x,y)(carrier phase)和初始相位φ0 (x,y)，如下式(2)所示。其中φc (x,y)又可以定義為式(3)所示，在式(3)中f c,x 與f c,y 分別為水平與垂直方面的空間頻率。
Φ(x,y )=Φ c (x,y )+Φ0 (x,y )………………(2)
Φ c (x,y )=2π(f c,x x +f c,y y )………………(3)
將式(2)與式(3)帶入式(1)中得到如式(4)。又因為cos[α+β]=cos α cos β-sin α sin β所以式(4)又可以推演成式(5)。
i (x,y )=a (x,y )+b (x,y )cos[Φ c (x,y )+Φ0 (x,y )]+n (x,y )………………(4)
i (x,y )=a (x,y )+b (x,y )cosΦ c (x,y )cosΦ0 (x,y )-b (x,y )sinΦ c (x,y )sinΦ0 (x,y )+n (x,y )………………(5)
再將式(5)分解可得到如式(6)的結果。
假設在帶入式(6)中，可以進一步推演得到式(7)的結果。
i (x,y )=a (x,y )+c (x,y )exp[j Φ c (x,y )]+c * (x,y )exp[-j Φ c (x,y )]+n (x,y )…(7)
其中傅立葉轉換為式(8)所示：
將式(8)經過傅立葉轉換可以得到如式(9)所示的結果。
I (f x ,f y )=A (f x ,f y )+C (f x -f c,x ,f y -f c,y )+C * (f x +f c,x ,f y +f c,y )+N (f x ,f y )…(9)
同理，對於雙頻之結構光也是類似前述之推演得到如式(10)所示，其中Ceq 與Ceq * 係為等效週期條紋(Equivalent period fringes)之頻譜資訊。至於推演之技藝係屬於習用之技術，在此不作贅述。
經過上述之轉換後所得到的頻譜C i =1,2 (f x -f c,x ,f y -f c,y )orC * i =1,2 (f x -f c,x ,f y -f c,y )，此資訊對應於結構光投影至物體形貌上時所發生改變的相位資訊。而該相位資訊則關係到將來還原物體形貌時是否正確之關鍵。而該相位資訊在頻譜影像之所在位置正是第一階或其他高階頻譜的所在位置，以單頻結構光條紋為例，亦即圖四A或者是圖四D中標號91或92之頻譜區域。
為了在頻譜影像(如圖四A)中取得該具有相位資訊之頻譜資訊(第一階頻譜)，在習用技術中，通常是利用二維翰林(2-D Hanning filter)或者是圓形的中通濾波器(band-pass filter)，將該主要頻譜訊號區之頻譜資訊擷取出來，再經過後續演算而得到相位資訊，進而得到物體之三維形貌。而在本實施例中之步驟12，並非利用圓形的中通濾波器，而是使用涵蓋第一階頻譜分佈區域主要中主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區之濾波器來取得頻譜資訊。請參閱圖四A所示，區域93即為含有一階頻譜之區域，將該區域放大則如同圖四E所示，該圖係為第一階頻譜區域輪廓示意圖。斜線區域為具有相位資訊之頻譜資訊區域。而本發明則利用不同形狀之中通濾波器來儘量貼近符合該區域之外形。
而本發明所使用之濾波器為了符合真實三維頻譜之分佈情形，設計出一橢圓型濾波器2a與2b(如圖五A及圖五B所示兩種類型)，由下式(11)表示：
其中，(h,k )為對稱中心點，圖五A與圖五B之標號20之位置；a為橢圓之長軸21之長度；b為橢圓之短軸22之長度。而橢圓形濾波器2的中心之位置20即對應於圖四A中位於區域91或區域92之局部最大值的位置，亦即在該區域中具有最大灰度值之位置。
利用此橢圓濾波器可正確擷取出投影條紋之較完整頻譜資訊，而此濾波器可分為兩種實施方式。第一種實施方式為，當投影結構光角度小於45度，或介於135度及180度之間時，其濾波器應用之示意圖如圖六A所示，其係為當投影結構光的角度小於45度，或介於135度及180度之間時之頻譜影像示意圖。由於結構光可能具有傾斜角度，因此在圖六A中，各階的頻譜區域之中心連線就會成現有角度之分佈。其中，標號30為零階基頻頻譜區域，而標號300為基頻之局部最大值位置。零階基頻頻譜區域之頂點位置位於標號301之位置。而區域31為一階頻譜之區域亦即具有相位資訊之區域。在該區域31之局部最大極值係在位置310，區域31之頂點與最低點之位置分別在位置313與位置314。而區域32為二階頻譜之區域，在該區域32之局部最大極值係在位置320，區域32之頂點與最低點之位置分別在位置321與位置323。
首先由已知之投光週期計算出尖峰值之位置，找出圖六A之頻譜之真實尖峰值300，310及320。接下來決定橢圓濾波器之位置，在本實施例中，橢圓濾波器33之中心位置係在第一階頻譜區域之尖峰值之所在位置310，而橢圓濾波器之長軸之最大長度係為整個頻譜影像頻譜影像之於第一方向(fx)之影像長度之一半。以圖四A為例，其長軸的最大長度L為影像於fx方向之總長度的一半。再回到圖六A所示，而其短軸的長度則小於等於該頻譜區域之局部最大值310位置與相鄰頻譜區域30與32於一第二方向(fy)上最靠近該頻譜區域31中心之一最小垂直距離。該垂直距離之決定方式係為分別尋找區域30之頂點301以及區域32之底點323，然後向第一方向fx方向延伸。再取該局部最大值310與該延伸線之垂直距離。根據前述之原則，橢圓濾波器方程式其條件如下式(12)所示：
其中，(h,k )第一階頻譜區域局部最大值位置310；f a 為長軸長度，亦即圖六A之標號312；f b 為短軸之長度，亦即圖六A之標號311。
另外，第二種情況為，當投光角度介於45度及135度之間時，其濾波器之示意圖如圖六B。其中，標號40為零階基頻頻譜區域，而標號400為基頻之局部最大值位置。基頻頻譜區域40之頂點位置位於標號401之位置。而區域41為一階頻譜之區域亦即具有相位資訊之區域。在該區域41之局部最大極值係在位置410，區域41之左右兩側極點之位置分別在位置413與位置414。而區域42為二階頻譜之區域，在該區域42之局部最大極值係在位置420，區域42之左右兩側之極點位置分別在位置421與位置423。
首先由已知之投光週期計算出尖峰值之位置，找出頻譜之真實尖峰值400、410及420，並由第一階頻譜區域41所知之尖峰值設定橢圓形濾波器43之中心位置。其長軸之最大長度係為整個頻譜影像頻譜影像之於第二方向(fy)之影像長度之一半。而其短軸的長度則介於該頻譜區域之局部最大值410位置與相鄰頻譜區域40與42於一第一方向(fx)上最靠近該頻譜區域之一最小水平距離。該水平距離之決定方式係為分別尋找區域40之右極點402以及區域42之左極點423，然後向第二方向fy方向延伸。再取該局部最大值410與該延伸線之水平距離。根據前述之原則，所設計之橢圓濾波器方程式其條件如下式(13)所示：
其中，(h,k )第一階頻譜區域局部最大值位置410；f a 為長軸長度，亦即圖六B之標號411；f b 為短軸之長度，亦即圖六B之標號412。
經過上述之橢圓形中通濾波器之濾波之後，可以得到第一階頻譜區域之資訊，該資訊亦即為式(9)之C(x,y)的資訊。再回到圖二所示，當在該頻譜影像中具有相位資訊之頻譜區域中使用了橢圓形濾波器之後所得到之頻譜資訊再以步驟13對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊。進行的方式係對條紋C(x,y)之資訊進行反傅立葉轉換得到c(x,y)，為了將頻譜資訊轉換成相位資訊先對展開以形成如下式(14)之結果：
根據式(13)可以得到單一週期之相位資訊如式(15)所示：
至於雙頻之相位資訊擷取，可利用橢圓形濾波器得到頻譜影像上之雙頻結構光條紋c n (x,y )(n =1,2)及等效週期c eq (x,y )，此時利用反傅立葉轉換，將單一週期與等效週期之資訊轉換成相位資訊，其中對應單一週期與等效週期之相位亦可分別表示成式(14)與(15)：
有了相位資訊之後，可以進行相位重建。經由傅立葉反轉換即可得到對應的相位封裝圖。因為正切函數(tan-1 )屬於不連續之函數，所以還原的相位值為不連續之狀態。為了讓還原的不連續狀態接合得到連續的相位分佈，因此必須再利用尤拉轉換與相位還原技術(phase unwrapping)以還原得到連續的相位，進而重建物體之表面形貌。前述之反傅立葉轉換、尤拉轉換以及影像還原重建的技術係屬於習用之技術，在此不作贅述。
在前述中，所使用的中通濾波器為橢圓形的中通濾波器，但是實際上可以涵蓋主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區之中通濾波器並不限於橢圓形。請參閱圖七A與圖七C所示，該圖係為本發明之不同形式之貼近頻譜正一階或負一階之頻譜區域外形以涵蓋主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區之中通濾波器示意圖。在圖七A中，該中通濾波器係為菱形的中通濾波器。菱形中通濾波器44之中心位置則在該第一階頻譜區域47之中心位置。該菱形中通濾波器44之長軸b，短軸為a。在圖七B中，該中通濾波器為矩形濾波器46，其係貼近第一階頻譜區域48之主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區。在圖七C中，該中通濾波器為圓形濾波器45與矩形濾波器46之疊合藉此貼近第一階頻譜區域48之外形。根據圖七C之精神，亦可以利用疊合之精神，將複數個具有不同形狀之濾波器相疊合(例如：圓形疊合橢圓形或圓形疊合菱形)，以作為中通濾波器實施之方式。
前述之橢圓濾波器僅提到位置以及長短軸之決定方式，但並未提到如何最佳化該濾波器所涵蓋頻譜範圍之外形。接下來，本發明更以一實施例流程說明如何最佳化本發明之中通濾波器。請參閱圖八所示，該圖係為本發明以橢圓濾波器為實施例，最佳化橢圓中通濾波器流程示意圖。該方法5係包括有下列步驟：首先以步驟50擷取關於一具有參考球面之條紋影像。本步驟基本上與圖二之步驟20類似，差異的是將步驟20中之物體以具有已知參考特徵之參考球面(例如：標準參考球體)作為物體，其中該已知參考特徵包括有真球度或者是半徑、直徑等特徵。接著進行步驟51，將該條紋影像進行傅立葉轉換以形成一頻譜影像。然後，以步驟52，以特定頻譜範圍之一橢圓形濾波器於該頻譜影像上具有相位資訊之一頻譜區域內擷取一頻譜資訊，該頻譜區域係具有一主要頻譜訊號區，其兩側分別具有延伸至該頻譜影像側邊之一次要頻譜訊號區。所謂特定頻譜範圍之意義係為先以任意短軸大小之橢圓濾波器(濾波器之長軸大小以頻譜影像之大小為依歸)，並無一定尺寸之限制。接著進行步驟53，對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊。步驟50至步驟53之流程係如圖二所示之流程一樣，其說明係如前所述，在此不作贅述。接著進行步驟54，還原該相位資訊以得到關於該參考球面之至少一特徵值。本步驟中之特徵值，係指該參考球面之曲率半徑以及曲度，因為本實施例之參考球面係為標準球體，因此該特徵值包含有該球體之半徑以及真球度。
接著，進行步驟55，改變該橢圓形濾波器之頻譜範圍，並重複進行前述步驟52至步驟54複數次以得到複數組關於該參考球面之至少一特徵值。本步驟改變該橢圓濾波器之範圍，係指在長軸不動的情況下，改變短軸之尺寸，因為根據式(12)或(13)可以了解短軸可以在一特定範圍內變化，因此在步驟55中，改變短軸長度，因此又可以得到一特定頻譜範圍之橢圓形濾波器，然後再以此橢圓形濾波器重複進行步驟52至55複數次，可以得到複數組之特徵值組合，亦即複數組之真球度以及球體半徑的資訊。然後再進行步驟56，將該複數組至少一特徵值與該參考球面之參考特徵進行誤差比較。在本步驟中，因為實體之參考球面可以利用儀器直接量測其曲率半徑以及曲度，以球體而言，即是利用精密之量測儀器量測球體之半徑以及真圓度。然後再將每一組還原出來之真圓度與半徑與實際量測到之值進行比較。最後再進行步驟57，選擇誤差最小之該組至少一特徵值所對應之橢圓形濾波器之頻譜範圍為一中通濾波器。利用步驟57所決定出來之橢圓形濾波器所擷取之頻譜訊號，經由還原之後所得到的關於物體之特徵值與物體實際量測之值相比有最小的誤差，因此該大小之橢圓形濾波器可以用作後續量測物體之濾波器尺寸大小。
請參閱圖九A所示，該圖係為本發明之三維形貌量測系統實施例示意圖。該三維形貌量測系統6具有一結構光條紋投射單元60一準直鏡組61、一影像擷取裝置62以及一控制單元63。該結構光條紋投射單元60，其係可投射一條紋結構光600至物體64上，該條紋結構光600係為單頻或者是雙頻之測物光。該結構光條.紋投射單元60係可藉數位光源(digital light processing,DLP)或者是液晶晶片(liquid crystal on silicon,LCOS)為主要投光光源。在本實施例中，係為數位光源(DLP)，其係經由電腦控制條紋輸出，使用可調變正弦式結構光(其基本原理為疊紋法)，提供了量測不同物體的方便性與多樣性，避免物體因為曲面段差(step heights)造成相位不連續，可利用數位光源中的數位反射元件(digital micromirror device,DMD)調變成為單(或雙)週期結構條紋，以提高其量測階高範圍。該準直透鏡61，其係將該條紋結構光600導引至物體64上。在本實施例中，該光源調制部61係為一透鏡組，其細部組合係屬於習用之技術，在此不作贅述。該影像擷取裝置62，其係設置於在該物體64之一側，以擷取關於該物體64之一條紋影像。該控制單元63，其係與該影像擷取裝置62電訊連接，該控制單元63係可進行圖二以及圖八之流程對該條紋影像進行處理以得到對應之一頻譜影像，該頻譜影像具有關於該物體表面形貌相位資訊之一頻譜區域，該頻譜區域係具有一主要頻譜訊號區，其兩側分別具有延伸至該頻譜影像側邊之一次要頻譜訊號區。並以一濾波器於該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區內擷取一頻譜資訊，該濾波器之形狀係涵蓋該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區，再對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊。
請參閱圖九B所示，該圖係為本發明之三維形貌量測系統另一實施例示意圖。在本實施例中基本上與圖九A相似，差異的是該結構光條紋投射單元具有一光源投射部70所投射之光線係藉由光纖700導引至該光源調制部71上。該光源調制部上71以一光纖偶合器710與該光纖700偶接，該光源調制部71係由一準直透鏡組711、一光柵712、一透鏡組713以及一投射器714所構成。該準直透鏡組711先準直由該光源投射部70所發出之光線，然後經過光柵712產生條紋結構光後，再經過該透鏡組713以及該投射器714投射至物體74上。影像擷取裝置72擷取物體74之條紋影像。控制單元73，其係與該影像擷取裝置72電訊連接，該控制單元73係可進行圖二以及圖八之流程對該條紋影像進行處理以得到對應之一頻譜影像，並以一橢圓形濾波器於該頻譜影像上具有相位資訊之一頻譜區域內擷取一頻譜資訊，再對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊。
請參閱圖九C與圖九D所示，該圖係分別為本發明之三維形貌量測系統利用干涉方式產生條紋影像之實施例示意圖。在圖九C中，該三維形貌量測系統8，包括：有一光源投射部80、一鏡組81、光源調制部82、一影像擷取裝置83以及一控制單元84。該光源投射部80，其係提供一光場，經過一鏡組81以及透鏡85a而投射至該光源調制部82。該光源調制部82，本實施例為一Mirau式干涉光學系統，其將該光場調制成一參考光與一偵測光，該偵測光投射至一物體89上以形成具有物體表面形貌相位資訊之一測物光而與該參考光干涉以形成一干涉圖案經過分光鏡86與透鏡組85b而由該影像擷取裝置83所感測而形成一條紋影像。
該Mirau式干涉光學系統之架構係為習用之技術在此不作贅述。該控制單元84，其係與該影像擷取裝置83電訊連接，該控制單元84利用圖二與圖八之流程，對該條紋影像進行處理以得到對應之一頻譜影像，該頻譜影像具有關於該物體表面形貌相位資訊之一頻譜區域，該頻譜區域係具有一主要頻譜訊號區，其兩側分別具有延伸至該頻譜影像側邊之一次要頻譜訊號區，以一濾波器於該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區內擷取一頻譜資訊，該濾波器之形狀係涵蓋該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區。然後再以一濾波器於該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區內擷取一頻譜資訊，該濾波器之形狀係涵蓋該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區。再對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊，進而還原該物體89之表面形貌。如圖九D所示，基本上該系統與圖九C類似，差異的是該光源調制部87係為一麥克森式(Michelson)干涉光學系統。當然，根據本案圖九C與圖九D之說明，要取得條紋影像的方式亦可利用Linnik干涉系統光學架構。
此外，如圖十A至十D所示，該圖係為利用本發明之矩形中通濾波器根據相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統所得到關於一標準參考球形物體之表面形貌還原過程與結果示意圖。在本實施例中，利用一矩形所形成之中通濾波器(如圖十A所示)濾得頻譜資訊。然後對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊。有了相位資訊之後，可以進行相位重建。經由傅立葉反轉換即可得到對應的相位封裝圖，如圖十B所示。為了讓還原的不連續狀態接合得到連續的相位分佈，因此必須再利用尤拉轉換演算以及相位還原技術(phase unwrapping)以還原得到連續的相位影像(如圖十C所示)，進而重建物體之表面形貌，如圖十D所示。
請參閱圖十一A至十一E所示，該圖係為利用本發明之橢圓形中通濾波器，根據相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統，所得到關於一標準參考球形物體之表面形貌還原過程與結果示意圖。其中，當取得如圖一B之關於球形物體之頻譜影像時，在圖一B之影像對應一階頻譜之區域，利用一橢圓形之中通濾波器(如圖十一A所示)濾得頻譜資訊。然後對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊。有了相位資訊之後，可以進行相位重建。經由傅立葉反轉換即可得到對應的相位封裝圖，如圖十一B所示。為了讓還原的不連續狀態接合得到連續的相位分佈，因此必須再利用尤拉轉換演算以及相位還原技術(phase unwrapping)，以還原得到連續的相位影像(如圖十一C所示)，進而重建物體之表面形貌，如圖十一D與圖十一E所示。
請參閱圖十二A至十二E所示，該圖係為利用本發明之圓形疊合矩形所形成之中通濾波器根據相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統所得到關於一標準參考球形物體之表面形貌還原過程與結果示意圖。在本實施例中，利用一圓形疊合矩形所形成之中通濾波器(如圖十二A所示)濾得頻譜資訊。然後對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊。有了相位資訊之後，可以進行相位重建。經由傅立葉反轉換即可得到對應的相位封裝圖，如圖十二B所示。為了讓還原的不連續狀態接合得到連續的相位分佈，因此必須再利用尤拉轉換演算以及相位還原技術(phase unwrapping)以還原得到連續的相位影像(如圖十二C所示)，進而重建物體之表面形貌，如圖十二D與圖十二E所示。
此外，如圖十三A至十三D所示，該圖係為利用本發明之菱形中通濾波器根據相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統，所得到關於一標準參考球形物體之表面形貌還原過程與結果示意圖。在本實施例中，利用一菱形所形成之中通濾波器(如圖十三A所示)濾得頻譜資訊。然後對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊。有了相位資訊之後，可以進行相位重建。經由傅立葉反轉換即可得到對應的相位封裝圖，如圖十三B所示。為了讓還原的不連續狀態接合得到連續的相位分佈，因此必須再利用尤拉轉換演算以及相位還原技術(phase unwrapping)，以還原得到連續的相位影像(如圖十三C所示)，進而重建物體之表面形貌，如圖十三D所示。
將前述之結果整理如下表一與表二所示，該表係為利用本發明之中通濾波器與習用之圓形濾波器所重建之表面形貌對參考標準球之量測真球度誤差以及參考標準面之量測平面度誤差結果表。根據結果表示，可以發現本案所提出之中通濾波器所還原的結果的確比習用之圓形中通濾波器所還原之結果來得好。
將前述之結果整理如下表三所示，該表係為利用本發明之中通濾波器與習用之圓形濾波器所重建之表面形貌之直徑與表面積誤差結果。其中d0 為物體之實際量測直徑、d為物體經還原之後的直徑；而A0 為物體之真實表面積、A為經還原後所得到之表面積。據結果表示，可以發現本案之中通濾波器所還原的表面積與直徑的結果的確比習用之圓形中通濾波器所還原之結果來得好。
另外請參閱圖十四A與圖十四B所示，該圖係為利用本發明之全區域之中通濾波器對於圖一H之結構所還原的影像示意圖。由於本發明之中通濾波器可以涵蓋到正一階或者是負一階的頻譜範圍，而取得足夠的頻譜資訊。因此，利用該頻譜資訊所重建的輪廓其所具有的塊階結構的直角度能被完整的重建。根據圖十四B的重建截面輪廓與圖一L的重建截面輪廓相比，可以明顯看出對於同樣的結構圖一H而言，形狀重建的準確度係為利用本發明之中通濾波器所擷取之頻譜訊號所具有準確度比習用技術來得高。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例，當不能以之限制本發明範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。
綜合上述，本發明提供之相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統，其可精確擷取有效之信號頻譜作為後續影像重建之依據，以得到精確之影像形貌。因此已經可以提高該產業之競爭力以及帶動週遭產業之發展，誠已符合發明專利法所規定申請發明所需具備之要件，故爰依法呈提發明專利之申請，謹請　貴審查委員允撥時間惠予審視，並賜准專利為禱。
1．．．相位資訊擷取方法10~13
2a、2b．．．橢圓型濾波器
20．．．中心
21．．．長軸
22．．．短軸
30．．．零階基頻頻譜區域
300．．．基頻之局部最大值
301．．．頂點位置
302．．．短軸下邊界
31．．．一階頻譜之區域
310．．．局部最大極值
311．．．短軸
312．．．長軸
313．．．頂點
314．．．最低點
32．．．二階頻譜之區域
320．．．局部最大極值
321．．．頂點
322．．．短軸上邊界
323．．．最低點
33．．．濾波器
40．．．零階基頻頻譜區域
400．．．基頻之局部最大值
401．．．頂點位置
402．．．右極限
403．．．短軸左邊界
41．．．一階頻譜之區域
410．．．局部最大極值
411．．．長軸
412．．．短軸
413、414．．．左右極限
414．．．最低點
42．．．二階頻譜之區域
420．．．局部最大極值
421、423．．．左右極限
424．．．短軸右邊界
43、44、45、46．．．濾波器
47、48．．．一階頻譜區域
5．．．最佳化橢圓中通濾波器方法
50~57．．．步驟
6．．．三維形貌量測系統
60．．．結構光條紋投射單元
600．．．條紋結構光
61．．．準直鏡組
62．．．影像擷取裝置
63．．．控制單元
64．．．物體
7．．．三維形貌量測系統
70．．．光源投射部
700．．．光纖
71．．．光源調制部
710．．．光纖偶合器
711．．．準直透鏡組
712．．．光柵
713．．．透鏡組
714．．．投射器
72．．．影像擷取裝置
73．．．控制單元
74．．．物體
8．．．三維形貌量測系統
80．．．光源投射部
81．．．鏡組
82、87．．．光源調制部
83．．．影像擷取裝置
84．．．控制單元
85a、85b．．．透鏡
86．．．分光鏡
89．．．物體
90、91、92．．．區域
910．．．主要頻譜區
911、912．．．次要頻譜區
圖一A至圖一G係為習用之利用圓形濾波器對球形物體進行表面形貌還原之各階段影像圖。
圖一H至圖一L係為利用習用技術之局部濾波器所還原之表面形貌流程示意圖。
圖二係為本發明之相位資訊擷取方法實施例流程示意圖。
圖三A與圖三B係為不同形式結構光投射至物體所擷取之條紋影像圖。
圖四A與四B係為將變形條紋影像之頻譜圖。
圖四C則為頻譜之立體圖。
圖四D則為圖四C之頻譜立體圖在XZ平面上具有極值區域之二維頻譜值示意圖。
圖四E係為第一階頻譜區域輪廓示意圖。
圖五A與圖五B係為橢圓形中通濾波器示意圖。
圖六A與圖六B係為橢圓形中通濾波器擷取頻譜資訊示意圖。
圖七A與圖七C係為本發明不同形式之中通濾波器實施例示意圖。
圖八係為本發明最佳化橢圓中通濾波器流程示意圖。
圖九A係為本發明之三維形貌量測系統實施例示意圖。
圖九B係為本發明之三維形貌量測系統另一實施例示意圖。
圖九C係為本發明之三維形貌量測系統利用干涉方式產生條紋影像之實施例示意圖。
圖九D係為本發明之三維形貌量測系統利用干涉方式產生條紋影像之另一實施例示意圖。
圖十A至十D係為利用本發明之矩形中通濾波器根據相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統所得到關於一球形物體之表面形貌還原過程與結果示意圖。
圖十一A至十一E係為利用本發明之橢圓形中通濾波器根據相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統所得到關於一球形物體之表面形貌還原過程與結果示意圖。
圖十二A至十二E係為利用本發明之矩形疊合圓形之中通濾波器根據相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統所得到關於一球形物體之表面形貌還原過程與結果示意圖。
圖十三A至十三D係為利用本發明之菱形中通濾波器根據相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統所得到關於一球形物體之表面形貌還原過程與結果示意圖。
圖十四A與圖十四B所示，該圖係為利用本發明之全區域之中通濾波器對於圖一H之結構所還原的影像示意圖。
1．．．相位資訊擷取方法10~13

Claims (15)

  1. 一種相位資訊擷取方法，其係包括有下列步驟：取得具有一物體表面形貌所具有之第一相位資訊之一條紋影像；取得該條紋影像之一第一頻譜影像，該第一頻譜影像具有關於該物體表面形貌所具有之第一相位資訊之一第一頻譜區域，該第一頻譜區域係具有一第一主要頻譜訊號區，其兩側分別具有延伸至該第一頻譜影像側邊之一第一次要頻譜訊號區；以一橢圓形濾波器於該第一主要頻譜訊號區以及第一次要頻譜訊號區內擷取一第一頻譜資訊，該橢圓形濾波器之形狀係涵蓋該第一主要頻譜訊號區以及第一次要頻譜訊號區，其中該橢圓形濾波器之中心係為該具有第一相位資訊區域上之局部最大值，其中該橢圓形濾波器所具有之一長軸長度係為該第一頻譜影像之於第一方向之影像長度之一半；以及對該第一頻譜資訊進行演算以得到對應之該第一相位資訊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之相位資訊擷取方法，其中該橢圓形濾波器所具有之一短軸長度係小於等於該第一頻譜區域之局部最大值位置與相鄰頻譜區域於一第一方向上最靠近該第一頻譜區域之一最小垂直距離。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之相位資訊擷取方法，其中 該橢圓形濾波器之所具有之一短軸長度係小於等於該第一頻譜區域之局部最大值位置與相鄰頻譜區域於一第一方向上最靠近該第一頻譜區域之一最小水平距離。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之相位資訊擷取方法，其中該條紋影像係藉由一條紋結構光投射至該物體所形成，該條紋結構光之夾角係大於等於0度以及小於等於180度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之相位資訊擷取方法，其中該條紋影像係藉由一干涉式光學系統將一參考光以及具有該物體表面形貌之第一相位資訊之一測物光干涉而形成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之相位資訊擷取方法，其係更包括有對該橢圓形濾波器進行最佳化之步驟，該最佳化之步驟更包括有下列步驟：以特定大小之一濾波器於關於具有至少一參考特徵之一參考球面之第二頻譜影像上具有第二相位資訊之一第二頻譜區域內擷取一第二頻譜資訊，該第二頻譜區域係具有一第二主要頻譜訊號區，其兩側分別具有延伸至該頻譜影像側邊之一第二次要頻譜訊號區；對該第二頻譜資訊進行演算以得到對應之該第二相位資訊；還原該第二相位資訊以得到關於該參考球面之至少一特徵值； 改變該濾波器之頻譜範圍，並重複進行前述三個步驟以得到複數組關於該參考球面之至少一特徵值；將該複數組至少一特徵值與該參考球面之至少一參考特徵進行誤差比較；以及選擇誤差最小之該組至少一特徵值所對應之濾波器為一中通濾波器。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之相位資訊擷取方法，其中該特徵值係為真球度、半徑以及前述之組合其中之一。
  8. 一種三維形貌量測系統，包括：一結構光條紋投射單元，其係投射一條紋結構光至一物體上；一影像擷取裝置，其係擷取具有該物體表面形貌相位資訊之一條紋影像；以及一控制單元，其係與該影像擷取裝置電訊連接，該控制單元對該條紋影像進行處理以得到對應之一頻譜影像，該頻譜影像具有關於該物體表面形貌相位資訊之一頻譜區域，該頻譜區域係具有一主要頻譜訊號區，其兩側分別具有延伸至該頻譜影像側邊之一次要頻譜訊號區，以一橢圓形濾波器於該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區內擷取一頻譜資訊，該橢圓形濾波器之形狀係涵蓋該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區，再對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊，其中該橢圓形濾波器之中心係為該具有相位資訊區域上之局部最大值，其 中該橢圓形濾波器所具有之一長軸長度係為該頻譜影像之於第一方向之影像長度之一半。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之三維形貌量測系統，其中該結構光條紋投射單元更具有：一光源投射部，其係可投射一測物光；以及一光源調制部，其係將該測物光調制成具有條紋之測物光以投射至該物體上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之三維形貌量測系統，其中該該光源調制部係具有一光柵元件。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之三維形貌量測系統，其中該結構光條紋投射單元係為一DLP單元或者是LCOS單元。
  12. 一種三維形貌量測系統，包括：一光源投射部，其係提供一光場；一光源調制部，其將該光場調制成一參考光與一偵測光，該偵測光投射至一物體上以形成具有物體表面形貌相位資訊之一測物光而與該參考光干涉以形成一干涉光；一影像擷取裝置，其係感測該干涉光而形成一條紋影像；以及一控制單元，其係與該影像擷取裝置電訊連接，該控制單元對該條紋影像進行處理以得到對應之一頻譜影像，該頻譜影像具有關於該物體表面形貌相位資訊之一頻譜區域，該頻譜區域係具有一主要頻譜 訊號區，其兩側分別具有延伸至該頻譜影像側邊之一次要頻譜訊號區，並以一橢圓形濾波器於該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區內擷取一頻譜資訊，該橢圓形濾波器之形狀係涵蓋該主要頻譜訊號區以及次要頻譜訊號區，再對該頻譜資訊進行演算以得到對應之該相位資訊，其中該橢圓形濾波器之中心係為該具有相位資訊區域上之局部最大值，其中該橢圓形濾波器所具有之一長軸長度係為該頻譜影像之於第一方向之影像長度之一半。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之三維形貌量測系統，其中該光源調制部係為一麥克森式干涉光學系統。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之三維形貌量測系統，其中該光源調制部係為一Mirau式干涉光學系統。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之三維形貌量測系統，其中該光源調制部係為一Linnik式干涉光學系統。
TW098102814A 2009-01-23 2009-01-23 相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統 TWI409502B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098102814A TWI409502B (zh) 2009-01-23 2009-01-23 相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統
US12/511,260 US8385629B2 (en) 2009-01-23 2009-07-29 Method for acquiring phase information and system for measuring three dimensional surface profiles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW098102814A TWI409502B (zh) 2009-01-23 2009-01-23 相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201028736A TW201028736A (en) 2010-08-01
TWI409502B true TWI409502B (zh) 2013-09-21

Family

ID=42354215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW098102814A TWI409502B (zh) 2009-01-23 2009-01-23 相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8385629B2 (zh)
TW (1) TWI409502B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI667450B (zh) * 2017-08-14 2019-08-01 鴻海精密工業股份有限公司 光學系統自由曲面面形公差分佈的分析方法

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI414748B (zh) * 2009-01-23 2013-11-11 Univ Nat Taipei Technology 同步色相相移轉換方法以及其三維形貌量測系統
US20120194561A1 (en) * 2009-09-22 2012-08-02 Nadav Grossinger Remote control of computer devices
US9870068B2 (en) 2010-09-19 2018-01-16 Facebook, Inc. Depth mapping with a head mounted display using stereo cameras and structured light
US8605150B1 (en) * 2010-10-29 2013-12-10 Lockheed Martin Corporation Single image DC-removal method for increasing the precision of two-dimensional fourier transform profilometry
CN102628676B (zh) * 2012-01-19 2014-05-07 东南大学 一种光学三维测量中的自适应窗口傅里叶相位提取法
DE102013208397B4 (de) * 2013-05-07 2018-05-24 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Koordinatenmessgerät mit einem zusätzlichen, berührungslos messenden Oberflächenvermessungsgerät
AU2014338511B2 (en) 2013-10-23 2018-08-09 Facebook Technologies, Llc Three dimensional depth mapping using dynamic structured light
JP2015205174A (ja) * 2014-04-10 2015-11-19 キヤノン株式会社 画像処理装置および画像処理装置の制御方法
CN104215201B (zh) * 2014-09-29 2016-08-31 四川大学 一种减少相位测量轮廓术中多路径效应影响的方法
AU2016222716B2 (en) 2015-02-25 2018-11-29 Facebook Technologies, Llc Identifying an object in a volume based on characteristics of light reflected by the object
KR101904181B1 (ko) 2015-03-22 2018-10-04 페이스북, 인크. 스테레오 카메라 및 구조화된 광을 사용한 헤드 마운트 디스플레이의 심도 맵핑
CN105067617A (zh) * 2015-07-21 2015-11-18 上海理工大学 一种基于相衬图像和共焦散射显微光谱细胞识别装置及方法
US10466649B1 (en) * 2015-08-06 2019-11-05 Centauri, Llc Systems and methods for simultaneous multi-channel off-axis holography
US20170188010A1 (en) * 2015-12-29 2017-06-29 Canon Kabushiki Kaisha Reconstruction of local curvature and surface shape for specular objects
CN105890558B (zh) * 2016-04-26 2019-01-29 图友信息技术（上海）有限公司 一种高精度三维测量方法
JP6218893B2 (ja) * 2016-06-29 2017-10-25 株式会社キーエンス 計測顕微鏡装置、これを用いた計測方法及び操作プログラム並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体
US10317198B2 (en) * 2016-09-30 2019-06-11 Kla-Tencor Corporation Three-dimensional mapping of a wafer
CN106885533A (zh) * 2017-03-03 2017-06-23 哈尔滨理工大学 三维傅里叶变换胸腹表面测量方法
DE102017105910A1 (de) 2017-03-20 2018-09-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Frequenzbasierte Projektions-Segmentierung
DE102017124956B4 (de) * 2017-10-25 2019-05-09 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Extrahieren eines Lichtmusters aus einem mittels einer Fahrzeugkamera erfassten Abbild davon
JP7014681B2 (ja) * 2018-01-12 2022-02-01 浜松ホトニクス株式会社 位相画像取得装置および位相画像取得方法
WO2019138685A1 (ja) * 2018-01-12 2019-07-18 浜松ホトニクス株式会社 位相画像取得装置および位相画像取得方法
DE102018101014B3 (de) 2018-01-18 2019-02-21 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Detektieren charakteristischer Merkmale eines Lichtmusters in einem mittels einer Fahrzeugkamera erfassten Abbild davon
DE102018116511B3 (de) * 2018-07-09 2019-07-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Tiefenwahrnehmung basierend auf beidseitig angeordneten Scheinwerfern eines Fahrzeugs
CN109141293B (zh) * 2018-08-08 2020-04-24 深圳市银星智能科技股份有限公司 基于结构光的物体测量方法及电子设备
TWI719588B (zh) * 2019-08-16 2021-02-21 國立中山大學 適用於瞬時形貌量測二維編碼條紋投影的方法
CN112508791B (zh) * 2020-12-18 2022-11-04 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种初始相位提取方法、装置、电子设备及存储介质
CN112697259B (zh) * 2020-12-31 2022-04-08 福州大学 基于组合条纹的梁结构模态振型测量装置及方法
CN114413783A (zh) * 2021-12-16 2022-04-29 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于仪器三维传递函数的相干扫描干涉仪表面重构方法
CN114777670A (zh) * 2022-04-21 2022-07-22 西安交通大学 一种基于接触式测头的曲面在机测量方法
CN116342438B (zh) * 2023-05-31 2023-08-01 北京航空航天大学 一种空间频谱自适应滤波方法和装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040189999A1 (en) * 2003-03-06 2004-09-30 De Groot Peter J. Profiling complex surface structures using scanning interferometry
TW200806953A (en) * 2006-07-19 2008-02-01 Univ Nat Sun Yat Sen 3-D profile measuring system

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4969106A (en) * 1989-02-27 1990-11-06 Camsys, Inc. Computerized method of determining surface strain distributions in a deformed body
US5642293A (en) * 1996-06-03 1997-06-24 Camsys, Inc. Method and apparatus for determining surface profile and/or surface strain
JP3419213B2 (ja) * 1996-08-30 2003-06-23 ミノルタ株式会社 ３次元形状データ処理装置
US6389154B1 (en) * 1998-07-15 2002-05-14 Silicon Graphics, Inc. Exact evaluation of subdivision surfaces generalizing box splines at arbitrary parameter values
MXPA01012613A (es) * 2000-12-07 2003-08-20 Visteon Global Tech Inc Metodo para calibrar un modelo matematico.
IL157877A0 (en) * 2003-09-11 2004-03-28 Imagine It S Happening Ltd Color edge based 3d scanner
US8244066B2 (en) * 2008-03-24 2012-08-14 The Aerospace Corporation Adaptive membrane shape deformation system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040189999A1 (en) * 2003-03-06 2004-09-30 De Groot Peter J. Profiling complex surface structures using scanning interferometry
TW200806953A (en) * 2006-07-19 2008-02-01 Univ Nat Sun Yat Sen 3-D profile measuring system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Cédric Bréluzeau, et al."Automated fringe-pattern extrapolation for patterned surface profiling by interference microscopy with Fourier transform analysis",Proceedings of SPIE 5858, Aug. 29, 2005, Nano- and Micro-Metrology, 58580B *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI667450B (zh) * 2017-08-14 2019-08-01 鴻海精密工業股份有限公司 光學系統自由曲面面形公差分佈的分析方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20100189372A1 (en) 2010-07-29
US8385629B2 (en) 2013-02-26
TW201028736A (en) 2010-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI409502B (zh) 相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統
Zhang Absolute phase retrieval methods for digital fringe projection profilometry: A review
US9858671B2 (en) Measuring apparatus for three-dimensional profilometry and method thereof
CN110514143B (zh) 一种基于反射镜的条纹投影系统标定方法
JP5467321B2 (ja) ３次元形状計測方法および３次元形状計測装置
Huang et al. Phase invalidity identification framework with the temporal phase unwrapping method
CN103940371A (zh) 一种用于跃变物体的高精度三维面形测量的方法
CN101655360A (zh) 一种可绝对位相展开的十六步双频光栅相移轮廓术
WO2009141838A1 (en) Method for contactless measurement of surface shape objects, particularly for dental arch portions or teeth portions
CN113280755B (zh) 基于曲面屏相位偏折的大曲率镜面三维形貌测量方法
Chang et al. Phase-measuring profilometry using sinusoidal grating
JP5194963B2 (ja) 波形解析装置、波形解析プログラム、干渉計装置、パターン投影形状測定装置、及び波形解析方法
CN101865674B (zh) 相位信息读取方法及其三维形貌测量系统
Jin et al. The measurement method for the size of the hole on the part surface based on grating image processing
KR101555027B1 (ko) 3차원 형상 측정 장치 및 방법
Miao et al. Dual-frequency fringe for improving measurement accuracy of three-dimensional shape measurement
Mohammadi et al. Application of digital phase shift moiré to reconstruction of human face
Yagnik et al. 3D shape extraction of human face in presence of facial hair: A profilometric approach
Chen et al. Dual phase-shifting moire projection with tunable high contrast fringes for three-dimensional microscopic surface profilometry
US20190376783A1 (en) Physical parameter estimating method, physical parameter estimating device, and electronic apparatus
JP5413072B2 (ja) 波形解析装置、波形測定装置、波形解析プログラム、干渉計装置、パターン投影形状測定装置、及び波形解析方法
Bailich et al. Multidirectional wavelet-based fringe analysis for surface diagnosis by optical profilometry
Chen et al. Fourier transform profilometry employing novel orthogonal elliptic band-pass filtering for accurate 3-D surface reconstruction
Yu et al. Development of 3D measurement system using Digital Holography
Guo Design and evaluation of phase mask for high-speed fringe projection