[發明專利]一種n頻編碼結構光解碼快速算法

有效

• 申請號: 201510333039.X
• 申請日: 2015-06-16
• 公開（公告）號: CN104897081B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 于曉洋;孟曉亮;張吉勛;孫曉明;于舒春;吳海濱;趙煙橋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙)23209
• 代理人: 陳潤明

技術領域

一種n頻編碼結構光解碼快速算法屬于結構光三維測量技術領域。

背景技術

三維形貌測量在科學研究、醫學診斷、工程設計、刑事偵查等領域均有廣泛的應用。而結構光作為眾多三維形貌測量手段的重要組成部分，以其非接觸式、成本低、分辨率高和速度快的優勢，受到了各國學者和工程技術人員的廣泛關注，并得到了快速發展。

結構光是一組由投影儀和攝像頭組成的系統結構。用投影儀投射特定的光信息到物體表面后及背景后，再由攝像頭進行采集，根據物體造成的光信號變化來計算物體的位置和深度信息，進而復原整個物體三維形貌。

結構光最簡單的形式就是向物體表面投射單一頻率光束，然而，單一頻率的投影光不僅抗干擾能力差，而且量程也只局限于投影光的一個周期；解決這個問題，可以采用兩束或多束不同頻率投影光相組合的方式，例如本課題組在2014年11月18日申請了發明專利《一種雙頻模擬編碼光容錯相位展開工程方法》，并公開了一種解碼算法。然而，在應用時發現，該發明專利所公開的解碼算法僅可以實現雙頻編碼光有效解碼，而不適用于對三頻及更多頻編碼光進行解碼。

針對上述問題，本課題組申請了發明專利《一種n頻編碼結構光解碼算法》，并在具體實施例中驗證了該發明能夠對雙頻及多頻編碼結構光進行解碼。然而，這種算法需要窮盡所有可能才能完成解碼運算，而從具體實施例三、具體實施例四和具體實施例五可以看出，對于四頻編碼結構光，就可能存在三千多萬種可能，并可以分析出，隨著頻數的增加，可能性會成指數形式上升，也使得解碼運算量成指數形式上升，完成解碼，勢必消耗很長的運算時間。

發明內容

針對本課題組申請發明《一種n頻編碼結構光解碼算法》中，所公開的解碼算法運算量大，耗時長的缺點，本發明公開了一種n頻編碼結構光解碼快速算法，該算法可以實現對n頻編碼結構光快速解碼。

本發明的目的是這樣實現的：

一種n頻編碼結構光解碼快速算法，由兩個步驟組成：

步驟一、將編碼光按照周期從大到小的順序進行排序，并記錄和計算所需參數；

步驟二、按順序查找各組編碼結構光周期序號，并計算空間位置。

上述n頻編碼結構光解碼快速算法，記錄和計算所需參數，具體為：

排序后編碼結構光的周期分別為：a₁、a₂、…、a_n，并且有：a₁>a₂>…>a_n；

排序后編碼結構光在量程范圍內所包含的周期數分別為：N₁、N₂、…、N_n，并且有：N₁<N₂<…<N_n；

排序后編碼結構光與空間位置相對應的相位主值分別為：

上述n頻編碼結構光解碼快速算法，所述的步驟二具體為：

S201、設定i＝0，j＝0，k＝2；

S202、判斷是否等于如果：

否，進入步驟S203，

是，進入步驟S204，

S203、判斷j是否等于N_k-1，如果：

否，j＝j+1，直接回到S202；

是，i＝i+1，j＝0，k＝2，回到S202；

S204、判斷k是否等于n，如果：

否，j＝0，k＝k+1，回到步驟S202；

是，計算結束。

一種實現上述n頻編碼結構光解碼快速算法的投影采集系統，包括投影儀、被測物、以及圖像采集系統，所述的投影儀向被測物投影結構光，圖像采集系統采集投射有結構光的被測物圖像，所述投影儀按照周期從大到小的順序投射結構光。

有益效果：

第一、由于步驟一將編碼光按照周期從大到小的順序進行排序，因此在量程范圍內，各編碼結構光的周期數量從小到大，在這樣的條件下實施步驟二，使作為判斷基準的第一個編碼光搜索次數最少，有利于提高解碼速度。

第二、沿用本課題組《一種n頻編碼結構光解碼算法》數組的定義，本發明步驟二提供的搜索算法，可以實現以下功能：只要發現數組中存在兩個不相等的元素，就不再計算包含這兩個元素的所有數組，因此可以大幅減少運算量，實現對n頻編碼結構光進行快速解碼。

以上兩個有益效果相結合，可以實現快速搜索解碼。