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龙图腾网获悉四川大学申请的专利基于多相机拼接偏折术测量大口径光学元件面形的方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115993099B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-25发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310127934.0，技术领域涉及：G01B11/25；该发明授权基于多相机拼接偏折术测量大口径光学元件面形的方法是由李大海;张新伟;王瑞阳;郑万兴;葛忍好;张泽坤设计研发完成，并于2023-02-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于多相机拼接偏折术测量大口径光学元件面形的方法在说明书摘要公布了：本发明提出了一种多相机拼接偏折术测量大口径光学元件面形的方法。该方法将多相机同步优化标定、立体迭代面形重建和全局优化拼接相结合，不仅可以实现大口径光学元件面形的测量，而且还具有装置简单、测量速度快、成本低的优点。其中多相机同步优化标定的提出，使得该方法只需在利用平面标定靶同时对所有相机进行标定后，再利用高质量平面反射镜来标定其中一个相机和显示器间姿态关系即可完成相机和测量系统的标定，解决了已有方法中多相机多次标定所带来的误差累加问题；所采用的立体迭代面形重建和全局优化拼接算法使得该方法避免了参考元件的使用、复位误差的引入，以及多次拼接转换所带来的误差。

本发明授权基于多相机拼接偏折术测量大口径光学元件面形的方法在权利要求书中公布了：1.一种多相机拼接偏折术测量大口径光学元件面形的方法，其特征在于，包括，两台显示器，分别在标定和测量中用于显示正弦条纹图案作为结构光光源；六台相机，用于采集经被测元件表面上不同区域反射后的条纹图像；其中六台相机分别与显示器构成六个子检测系统，在被测元件表面上的测量区域分别为区域一、二、三、四、五和六，且相邻两子检测系统的测量区域间存在重叠区域；具体测量步骤如下： 步骤一：相机和测量系统的标定 在将多相机拼接偏折术测量系统中相机和测量所用显示器安装固定后，利用标定所用显示器作为平面标定靶，标定所用显示器上显示的正弦条纹图作为特征图案，改变标定靶姿态的同时利用六个相机采集标定靶上的特征图案，为保证相机标定精度利用相机拍摄30个不同姿态的平面标定靶；此时，利用针孔相机模型和镜头畸变模型来求解相机的内部参数、外部参数和畸变系数，并利用光束法平差对求解得到的参数以及控制点的世界坐标进行优化；然后选取相机一作为主相机，利用得到外部参数来计算得到其它相机坐标系与相机一坐标系间的位姿关系，并以此作为约束条件对所有相机的内部参数和畸变系数，以及相机一坐标系与标定靶上控制点所在坐标系间的位姿关系进行同步优化；然后，以测量所用显示器作为平面标定靶，利用高质量平面反射镜来完成相机一坐标系与测量所用显示器上控制点所在坐标系间姿态关系的标定，同样地为保证标定精度将平面反射镜放置于30个不同的姿态，然后利用相机一拍摄经平面反射镜反射的特征图案；然后，再利用针孔相机模型和镜头畸变模型来求解相机一的外部参数，并利用光束法平差对求解得到的参数以及控制点的世界坐标进行优化；完成优化后，选取测量所用显示器上控制点所在坐标系作为世界坐标系，利用标定得到的相机一的外部参数，以及其它相机坐标系与相机一坐标系间的位姿关系来获得所有相机坐标系与世界坐标系的位姿关系，进而完成相机与测量系统的标定； 步骤二：立体迭代面形重建 在完成相机和测量系统的标定后将被测元件固定；测量所用显示器上依次显示两组互相正交的正弦条纹图案，六台相机同步采集经被测元件表面反射后的条纹图像；利用相移和相位展开算法来获得对应的相位分布，再利用条纹相位周期与显示器像素个数的对应关系，以及显示器像素尺寸来获得显示器光源点坐标；然后，利用立体偏折术常用的立体搜索算法在所有重叠区域内分别确定一个反射点对于相机一与测量所用显示器所组成的子检测系统；它在被测元件表面的测量区域为区域一；假设被测元件表面是参考点所在的理想平面，其高度然后，利用公式1可计算得到反射点的初始坐标： 反射点处的斜率可由公式2计算得到： 其中，dm2c和dm2s分别为反射点Mc1到相机一投影中心和显示器光源点的距离；在计算得到斜率后，利用基于切比雪夫多项式的模式法重建得到相对高度 式中，ai和分别表示第i项系数和多项式；系数ai是利用模式法求解得到的；而该过程属于不定积分，存在一个常数是不确定的；因此需要利用参考点RP来确定常数C，进而获得绝对高度 式中，是参考点在世界坐标系下的绝对高度；是参考点的相对高度，它是将参考点的x和y方向坐标代入公式3计算得到的；当完成绝对高度的计算后，将其作为新的被测元件表面，并利用公式5计算得到修正后的反射点坐标 将修正后的反射点坐标代入公式2得到新的斜率数据，并再次利用模式法进行面形重建，进而获取新的绝对高度z和反射点坐标Mc1，多次循环迭代直到满足下式，即可完成区域一的反射点坐标的计算： 式中，j为循环迭代次数；ε为阈值；分别对其它相机和显示器所组成的子检测系统进行同样的处理，即可获得区域二、三、四、五和六的反射点坐标 和步骤三：全局优化拼接 利用步骤二计算得到的每个区域上反射点的x和y方向坐标来确定相邻两子检测系统在被测元件表面上测量区域重叠部分xoy面上的坐标范围，并在xoy面上进行重新采样，然后，代入公式3和4可以得到所有相邻区域重叠部分上新采样点的反射点z方向坐标；再以相机一与测量所用显示器所组成的子检测系统作为主测量系统，利用公式7来计算得到其它相机与测量所用显示器所组成的五个子检测系统的面形高度拼接转换系数： 其中TCi是第i个子检测系统对应测量区域的面形高度拼接转换系数，它是一个3×1的列向量； 其中xij和yij是第i和j两个相邻子检测系统测量区域重叠部分重新采样后x和y方向的坐标；nij是第i和j两个相邻两子检测系统测量区域重叠部分重新采样后采样点个数；xmi,ymi和xmj,ymj是与第m个子检测系统有相邻关系的第i和j两个子检测系统在测量区域重叠部分重新采样后x和y方向的坐标；zm、zi和zj第m、i和j个子检测系统在对应测量区域重叠部分重新采样后计算得到的z方向坐标； 利用公式9将除主检测系统外的其它五个子检测系统测量区域的反射点z方向坐标转换到主检测系统下： zmci第i子检测系统在对应测量区域的z方向坐标；zall是完成拼接转换后的面形高度信息。

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