[發明專利]基于雙角度多頻率條紋投影的三維形貌獲取方法及裝置

有效

• 申請號: 201510925056.2
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN105588518B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 丁毅;程俊
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

本發明適用于機器視覺技術領域，提供了一種基于雙角度多頻率條紋投影的三維形貌獲取方法及裝置。所述方法包括：通過計算機控制兩臺投影儀分別投影不同頻率的條紋到被測物體的表面上；通過照相機拍攝所述兩臺投影儀投影的條紋圖像；根據拍攝的所述條紋圖像計算出各個頻率條紋的相位圖函數；通過時間相位展開方法對所述相位圖函數中的非陰影區域的相位圖函數進行相位展開，獲得非陰影區域的絕對相位；根據非陰影區域的絕對相位估計陰影區域的絕對相位；根據非陰影區域的絕對相位以及陰影區域的絕對相位計算出被測物體的三維形貌數據。通過本發明，可有效擴大測量范圍以及提高測量結果的可靠性。

技術領域

本發明屬于機器視覺技術領域，尤其涉及基于雙角度多頻率條紋投影的三維形貌獲取方法及裝置。

背景技術

如何獲取三維形貌已逐步成為信息技術發展的重要方向。由于具有較高的測量精度，基于條紋投影的三維形貌測量技術在工業檢測、機器人視覺、醫療、安保、文物保護等方面已經取得了廣泛應用。

基于條紋投影的三維形貌測量技術基本原理是將由計算機產生的正弦條紋信號投影到待測量物體和參考平面表面，然后用照相機拍攝變形的條紋圖像和參考條紋圖像，通過對條紋圖像進行分析處理得到被測量物體的三維形貌數據。

然而，現有的條紋投影測量方法利用單空間頻率條紋，導致測量范圍受到限制；另外，現有的條紋投影測量方法大多只適用單角度投影，但單角度投影產生的物體表面陰影區域無法獲得測量結果，影響到測量結果的可靠性。

發明內容

鑒于此，本發明實施例提供一種基于雙角度多頻率條紋投影的三維形貌獲取方法及裝置，以通過雙角度、多頻率的條紋投影，提高測量結果的可靠性。

第一方面，本發明實施例提供了一種基于雙角度多頻率條紋投影的三維形貌獲取方法，應用于包括兩臺投影儀、一臺照相機以及一臺計算機的系統，其中所述照相機的光軸垂直于參考平面，兩臺投影儀的光軸與所述照相機的光軸處于同一平面且在所述照相機的左右兩側與所述照相機的光軸呈相同夾角，所述方法包括：

通過所述計算機控制所述兩臺投影儀分別投影不同頻率的條紋到被測物體的表面上；

通過所述照相機拍攝所述兩臺投影儀投影的條紋圖像；

根據拍攝的所述條紋圖像計算出各個頻率條紋的相位圖函數；

通過時間相位展開方法對所述相位圖函數中的非陰影區域的相位圖函數進行相位展開，獲得非陰影區域的絕對相位；

根據非陰影區域的絕對相位估計陰影區域的絕對相位；

根據非陰影區域的絕對相位以及陰影區域的絕對相位計算出被測物體的三維形貌數據。

第二方面，一種基于雙角度多頻率條紋投影的三維形貌獲取裝置，應用于包括兩臺投影儀、一臺照相機以及一臺計算機的系統，其中所述照相機的光軸垂直于參考平面，兩臺投影儀的光軸與所述照相機的光軸處于同一平面且在所述照相機的左右兩側與所述照相機的光軸呈相同夾角，所述裝置包括：

投影單元，用于通過所述計算機控制所述兩臺投影儀分別投影不同頻率的條紋到被測物體的表面上；

拍攝單元，用于通過所述照相機拍攝所述兩臺投影儀投影的條紋圖像；

計算單元，用于根據拍攝的所述條紋圖像計算出各個頻率條紋的相位圖函數；

處理單元，用于通過時間相位展開方法對所述相位圖函數中的非陰影區域的相位圖函數進行相位展開，獲得非陰影區域的絕對相位；

估計單元，用于根據非陰影區域的絕對相位估計陰影區域的絕對相位；

三維形貌數據計算單元，用于根據非陰影區域的絕對相位以及陰影區域的絕對相位計算出被測物體的三維形貌數據。