[發明專利]基于二進制條紋疊加的正弦光柵生成方法

有效

• 申請號: 201210310714.3
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102798354A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 萬能;常智勇;樊迪;黃亮;張棟梁;李春磊
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明屬于投影儀和相機非線性響應相關領域。涉及到正弦條紋光柵合成的問題。具體為一種基于二進制條紋疊加的正弦光柵生成方法。

背景技術

光學三維測量在工業自動檢測、產品質量控制、逆向設計、生物醫學、虛擬現實、文物復制、人體測量等眾多領域中具有廣泛應用。這種巨大的應用需求，促使了多種光學測量技術的快速發展。隨著計算機技術、數字圖像獲取設備和光學器件的發展，很多三維光學測量技術已經進入商業應用的成熟階段，同時新的三維測量方法還在不斷涌現?；跅l紋投影的光學三維面形測量方法具有非接觸、高精度、高速度等特點，已廣泛用于機器視覺、面形檢測、實物仿形、產品質量控制、生物醫學等領域。

結構光測量系統的測量誤差有兩個主要來源:相移誤差和非正弦波形誤差。相移誤差是由于相移步距的不準確所致,它常常是不可避免的,但可通過采用精密的相移裝置和測量過程中采用實時相移校正技術來降低。隨著數字顯示技術的發展,商業化的數字投影儀(DLP)在結構光測量系統中得到廣泛應用。數字投影儀投射光柵可以消除相移誤差,但是由于設計原因,投影儀和相機均具有灰度非線性失真的性質,使得拍攝得到的正弦光柵投影條紋不具有良好的正弦性,隨之會給測量帶來相位誤差。投影儀具有的非線性失真,稱為伽馬失真,既是投影儀的輸入輸出呈現指數函數響應關系。伽馬失真將成為影響測量系統測量精度的主要因素。

現有的減小伽馬非線性引起的測量誤差的方法包括:利用數學方法直接處理伽馬非線性；增加相移步數減小誤差；采用查表法預先設定誤差；基于樣條曲線擬合法。這些方法可以大大提高測量精度，但是也存在一些缺陷：樣條擬合法在相位計算時需要經過多次迭代，運算量較大；增加相移步數意味著投影圖片數量的增加；查表法在標定投影儀伽馬值的過程中需要大量時間。針對這一問題本發明提出了一種基于二進制模型，解決非線性問題。

發明內容

要解決的技術問題

為解決現有技術存在的問題，本發明提出了一種基于二進制條紋疊加的正弦光柵生成方法。能夠克服投影儀和相機非線性響應并通過二進制法將理論二進制圖片疊加生成正弦光柵。

技術方案

本發明首先生成一個正弦光柵圖片，再通過二進制的方法，將1張正弦光柵圖片分解為8張二進制圖片。根據二進制的分解原理，每張二進制圖像的每個點代表原正弦光柵各個點進行二進制后的一個位，取值只能為0或1。通過投影8張二進制圖片，最終將8張二進制圖片合成一張正弦光柵圖片。

本發明的技術方案為：

所述一種基于二進制條紋疊加的正弦光柵生成方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：生成至少兩個周期的正弦光柵條紋圖片A；

步驟2：根據二進制重構公式：

I(x,y)=Σi=182(8-i)Mi(x,y)]]>

將正弦光柵條紋圖片A重構分解為8張二進制圖片{M_i}(i＝1,2…,8)，其中（x,y）表示圖片A中像素點的坐標值，I(x,y)表示正弦光柵圖片A各點的灰度值，M_i表示重構得到的二進制圖片，8張二進制圖片組成圖片組B；在二進制圖片M_i中，當M_i(x，y)＝0時，該點(x,y)的灰度值為0，當M_i(x，y)＝1時，該點(x,y)的灰度值為255；

步驟3：將圖片組B中的每張二進制圖片分別投影到被測物體上，并通過CCD相機分別拍攝被測物體上的投影圖片，得到8張投影圖片，8張投影圖片組成圖片組C；利用大津閾值法對圖片組C中的每張投影圖片做二值化處理，處理后得到的8張二進制圖片組成圖片組D；