[發明專利]基于周期互質混合編碼的目標物體三維信息獲取方法

有效

• 申請號: 201410178890.5
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103940370A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 石光明;李甫;高山;歐陽高詢;石悅鑫;李芹;李若岱
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于周期互質混合編碼的目標物體三維信息獲取方法，包括如下步驟：?

(1)設計周期互質混合編碼的三維掃描系統所需投影的三幅模板圖像T₁、T₂、T₃：?

1a)設定三幅周期互質混合編碼模板圖像中正弦條紋直流分量為A，正弦條紋幅度為B；?

1b)設定三幅模板圖像T₁、T₂、T₃的初始相移δ_i分別為δ₁＝0，δ₂＝2π/3，δ₃＝-2π/3；?

1c)分別定義三幅模板中任意像素點(x,y)處的灰度值：?

其中，表示模板圖像中像素點(x,y)處方波條紋的灰度值，C為模板圖像中方波條紋幅度，mod(a,b)是指a除以b得到的余數；I_mix(x,y,δ_i)為第i幅模板圖像中像素點(x,y)處的灰度值，i＝1,2,3；T_ps和T_sq分別為三幅模板圖像T₁、T₂、T₃中正弦條紋周期和方波條紋周期，它們是互為質數的整數；?

(2)將投影儀P與攝像機V水平放置，并使兩者光軸平行，用投影儀P將三幅模板圖像T₁、T₂、T₃依次投射到目標物體上；?

(3)通過攝像機V同步拍攝三幅模板圖像投影到目標物體后發生的對應變形圖像并傳回至計算機；?

(4)計算機對攝像機捕獲到的對應變形圖像進行解碼，得到這些變形圖像中正弦條紋截斷相位φ_ps和方波條紋截斷相位φ_sq；?

(5)根據上步所解碼出的正弦條紋截斷相位φ_ps和方波條紋截斷相位φ_sq，進?行基于中國剩余定理的匹配，求解出變形圖像中像素點(x,y)對應在模板圖像中的位置(x₀,y₀)，再利用三角測距原理求解得到目標物體在世界坐標系下的三維信息：?

其中，X_w，Y_w，Z_w分別為目標物體在世界坐標系下沿x軸、y軸、z軸的三維坐標值，世界坐標系的原點選在攝像機的光心，x軸沿攝像機成像平面的水平方向，y軸沿攝像機成像平面的垂直方向，z軸與攝像機成像平面垂直，x、y分別為變形圖像中像素點(x,y)的行、列坐標，x₀為變形圖像中像素點(x,y)對應在模板圖像中的位置(x₀,y₀)的行坐標，f為攝像機的焦距，b為攝像機V光心和投影儀P光心的水平距離，M為變形圖像的總行數，N為變形條紋圖像總列數，M_T為模板圖像T₁、T₂、T₃的總行數，h_cp為攝像機單個像素所代表的實際高度，其值為θ_V為攝像機V的垂直視場角，w_cp為攝像機單個像素所代表的實際寬度，h_pp為投影儀模版中單個像素所代表的實際高度。?

2.根據權利要求1所述的基于周期互質混合編碼的目標物體三維信息獲取方法，其中所述步驟(3)中的變形圖像其像素點(x,y)處的灰度值為：?

其中，和分別為背景光強和正弦條紋調制深度，Φ_ps(x,y)為三幅模板圖像T₁、T₂、T₃中正弦條紋被目標物體調制后的相位，即正弦條紋截斷相位φ_ps(x,y)的延拓相位；是由這些模板圖像中像素點(x,y)處方波條紋的灰度值I_sq(x,y)在目標物體表面發生反射的結果，對于確定的(x,y)來說為常數。?