[發明專利]一種投影三維測量方法

有效

• 申請號: 201010196473.5
• 申請日: 2010-06-03
• 公開（公告）號: CN101865671A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 姚征遠
• 申請（專利權）人: 合肥思泰光電科技有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 袁由茂

技術領域

本發明涉及一種三維測量方法，具體涉及一種利用投影技術的物體三維測量方法。

背景技術

目前，現有的相位調制解調3維輪廓測量技術是白光掃描測量方式。有如下技術特征：先是光源產生的平行光，經過光柵產生的結構光經過透鏡照射測量對象，光柵移動N次后，圖像采集裝置依次采集N幅圖像，經過相位調制解調算法計算出兩三維圖3維測量。掃描測量裝置測量時，光源的強度，相機的曝光時間和增益值保持恒定，這樣在測量對象表面顏色亮暗變化明顯時，如同時存在黑色和白色的表面，由于CCD相受感光動態范圍的限制，會同時存在欠曝光和過度曝光的情況，這樣普通白光掃描無法取得整幅圖像的3維測量結果。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，開發設計出一種能解決黑白大反差被測對象的三維測量方法；

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種投影三維測量方法，分兩次設定光源強度，相機曝光時間和增益值，分別對其表面的亮部分和暗部分做三維測量，對測量結果按照預定閥值做篩選，最后得到被測物體表面三維結果。

一種投影三維測量方法，進一步說是分別采集被測物體暗部分反射和被測物體亮部分反射的光柵圖像；然后使用相同的相位調制解調算法計算出被測物體的兩次三維測量結果，以其中一次為基準，若像素的灰度值無法達到閥值，用另一次的測量結果做替代，最終得到被測對象亮部分和暗部分的三維測量結果。

一種投影三維測量方法，進一步說是包括以下步驟：

(1)設定相機為長曝光時間，高增益方式，投影光源為高亮度，依次投影和采集N張結構光在測量對象表面的反射圖片，計算出三維結果同時標記出在N次測量中平均灰度值大與設定閥值的像素；

(2)設定相機為短曝光時間，低增益方式，投影光源為低亮度，依次投影和采集N張結構光在測量對象表面的反射圖片，計算出三維結果同時標記出在N次測量中平均灰度值小于與設定閥值的像素；

(3)最后以其中一次的測量數據為基準，其中標記過的像素的三維值用另一次測量的高度值替代，最后得出測量對象表面亮部分和暗部分的三維值。

一種投影三維測量方法，進一步說是包括以下步驟：

(1)投影第一次結構光，設定相機為長曝光時間，高增益方式，投影光源為高亮度，采集反射圖像標放入一組；設定相機為短曝光時間，低增益方式，投影光源為低亮度，采集反射圖像標放入一組；

(2)從一組圖像中計算出三維結果同時標記出在N次測量中平均灰度值大與設定閥值的像素，從另一組圖像中計算出三維結果同時標記出在N次測量中平均灰度值小于與設定閥值的像素，最后以其中一次的測量數據為基準，其中標記過的像素的三維值用另一次測量的高度值替代，最后得出測量對象表面亮部分和暗部分的三維值。

一種投影三維測量方法，同時對于兩次測量都沒有標定過得像素取兩次測量結果的平均值作為該像素最后結果。

一種投影三維測量方法，所進行的三維測量進行至少兩次，使用至少兩次的三維測量，最后整合成最終的三維結果。

本發明對被測物體做三維測量時，分兩次設定光源強度，相機曝光時間和增益值，分別對其表面的亮部分和暗部分做三維測量，對測量結果按照預定閥值做篩選，最后得到被測物體表面三維結果。使用兩次相位調制解調三維輪廓算法(PMP)實現測量的高精度和重復性，兩次相位調制解調三維輪廓算法為現有算法。同時在實際應用中可適應寬范圍的被測對象，被測對象表面同時存在黑色和白色部分時，仍然可以得到高精度的三維測量結果，大大提高了PMP三維測量的動態范圍。在對暗部分做測量時由于光源強度增大，被測物體表面的漫反射也同時增強，還可以降低陰影對三維測量的影響。對于亮暗變化特別大的被測物表面，如鏡面，黑白陶瓷表面也可以使用兩次以上的三維測量，最后整合成最終的三維結果。

附圖說明

圖1為實施例1方法的流程圖。

圖2為實施例2方法的流程圖。

具體實施方式、

實施例1

參見附圖1所述。

首先采集測量對象表面為暗的三維數據：

設定CCD相機為長曝光時間，高增益方式，投影光源為高亮度，依次投影和采集N張結構光在測量對象表面的反射圖片，計算出三維結果同時標記出在N次測量中平均灰度值大與設定閥值的像素。

其次采集測量對象表面為亮的三維數據，方法如下：

設定CCD相機為短曝光時間，低增益方式，投影光源為低亮度，依次投影和采集N張結構光在測量對象表面的反射圖片，計算出三維結果同時標記出在N次測量中平均灰度值小于與設定閥值的像素。