[發明專利]基于結構光投影的層級式快速三維測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201310426151.9
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103438834A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 王好謙;張新;邵航;戴瓊海
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

1.一種基于結構光投影的層級式快速三維測量裝置，其特征在于,包括：

結構光投射單元，用于投射結構光到被測場景，結構光的圖案包括方形柵格陣列，每個柵格單元內形成灰度漸變區域，多個特征圓以方形點陣的形式分布于柵格線的交點處；

雙目圖像采集單元，用于采集被測場景的左右視差圖像；

數據處理單元，連接所述結構光投射單元和所述雙目圖像采集單元，所述數據處理單元用于控制所述結構光投射單元投射結構光，以及接收所述雙目圖像采集單元采集的被測場景的左右視差圖像，并進行解碼以獲得被測場景的包括像素點深度坐標在內的三維信息，其中，所述數據處理單元檢測左右視差圖像中特征圓的位置并進行特征圓匹配，以匹配好的特征圓為中心檢測左右視差圖像中對應區域的柵格線并進行柵格線匹配，取匹配好的橫向和縱向各兩條相鄰的柵格線所圍的區域進行灰度匹配，得到像素點的視差，并根據視差確定像素點的深度坐標。

2.如權利要求1所述的層級式快速三維測量裝置，其特征在于,所述特征圓在所述結構光的圖案中具有最大灰度或最小灰度，相鄰特征圓在橫向及縱向上相隔兩個柵格單元。

3.如權利要求2所述的層級式快速三維測量裝置，其特征在于,所述灰度漸變區域的灰度在橫向上由小到大或由大到小漸變，所有柵格單元內的灰度漸變趨勢一致。

4.一種基于結構光投影的層級式快速三維測量方法，其特征在于,包括以下步驟：

結構光投射單元向被測場景投射結構光，結構光的圖案包括方形柵格陣列，每個柵格單元內形成灰度漸變區域，多個特征圓以方形點陣的形式分布于柵格線的交點處；

雙目圖像采集單元對被測場景的左右視差圖像進行采集并傳輸到數據處理單元；

數據處理單元對接收到的所述左右視差圖像進行解碼以獲得被測場景的包括像素點深度坐標在內的三維信息，所述解碼包括以下步驟：

a.檢測左右視差圖像中特征圓的位置并進行特征圓匹配；

b.以匹配好的特征圓為中心，檢測左右視差圖像中對應區域的柵格線并進行柵格線匹配；

c.對左右視差圖像中匹配好的橫向和縱向各兩條相鄰的柵格線所圍的區域，進行灰度匹配，得到像素點視差；

d.根據像素點視差確定像素點的深度坐標。

5.如權利要求4所述的測量方法，其特征在于,所述特征圓在所述結構光的圖案中具有最大灰度或最小灰度，相鄰特征圓在橫向及縱向上相隔兩個柵格單元。

6.如權利要求4所述的測量方法，其特征在于,所述灰度漸變區域的灰度在橫向上由小到大或由大到小漸變，所有柵格單元內的灰度漸變趨勢一致。

7.如權利要求4至6任一項所述的測量方法，其特征在于,步驟a包括：

用較大的閾值T按照下式對左右視圖進行二值化，

其中，I_dst(x,y)為二值化處理結果，I_src(x,y)為原始圖像，x，y為橫縱坐標，

通過二值化處理提取出左右視差圖像中特征圓的位置，并根據特征圓的位置，對左右視差圖像中檢測到的特征圓進行匹配。

8.如權利要求4至6任一項所述的測量方法，其特征在于,步驟b中，所述區域為邊長為柵格單元邊長的至少兩倍的方形區域。