[發(fā)明專利]一種二維運動物體的三維測量方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611230218.1
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106767531B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂磊;習(xí)江濤;丁毅;殷永凱
• 申請（專利權(quán)）人: 河南工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 崔旭東

1.一種二維運動物體的三維測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，依次向待測運動物體投射N組正弦波條紋，相應(yīng)獲取所述正弦波條紋經(jīng)待測運動物體表面反射所形成的N幅物體條紋圖；

步驟2，去除所述N幅物體條紋圖中的周期性條紋，并對已去除周期性條紋的物體條紋圖進行特征點匹配和提取，計算出描述物體運動的旋轉(zhuǎn)平移矩陣；

步驟3，根據(jù)所述未去除周期性條紋的物體條紋圖、所述旋轉(zhuǎn)平移矩陣以及帶有物體運動信息的三維重構(gòu)模型，計算運動物體的相位信息；

步驟4，根據(jù)所述運動物體的相位信息以及相位-高度轉(zhuǎn)換關(guān)系，計算出物體的三維信息；

步驟2中采用SIFT算法對所述已去除周期性條紋的物體條紋圖進行特征點匹配和提取；

步驟2中的去除所述N幅物體條紋圖中的周期性條紋是根據(jù)投射條紋的頻率，利用濾波器濾掉條紋信息，僅在圖像中留下物體信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維運動物體的三維測量方法，其特征在于，步驟2中所述旋轉(zhuǎn)平移矩陣是采用奇異值分解法計算的。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維運動物體的三維測量方法，其特征在于，步驟1中所述N組正弦波條紋可表示為：

其中，n＝1,2,3,…,N，s_n(x,y)為第n組正弦波條紋的二維坐標(biāo)，x和y分別表示正弦波條紋的二維坐標(biāo)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，a為待測運動物體的環(huán)境光強度，b為正弦波的強度調(diào)制，φ(x,y)為第n組正弦波條紋的相位分布。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維運動物體的三維測量方法，其特征在于，步驟1中N幅物體條紋圖可表示為：

其中，n＝1,2,3,…,N，d_n(x,y)為第n幅物體條紋圖的二維坐標(biāo)，x和y分別表示物體條紋圖的二維坐標(biāo)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，a為待測運動物體的環(huán)境光強度，b為正弦波的強度調(diào)制，φ(x,y)為第n幅物體條紋圖的相位分布，Φ(x,y)為待測運動物體的高度引起的相位差。

5.一種二維運動物體的三維測量裝置，其特征在于，包括：

用于依次向待測運動物體投射N組正弦波條紋，相應(yīng)獲取所述正弦波條紋經(jīng)待測運動物體表面反射所形成的N幅物體條紋圖的模塊；

用于去除所述N幅物體條紋圖中的周期性條紋，并對已去除周期性條紋的物體條紋圖進行特征點匹配和提取，計算出描述物體運動的旋轉(zhuǎn)平移矩陣的模塊；

用于根據(jù)所述未去除周期性條紋的物體條紋圖、所述旋轉(zhuǎn)平移矩陣以及帶有物體運動信息的三維重構(gòu)模型，計算運動物體的相位信息的模塊；

用于根據(jù)所述運動物體的相位信息以及相位-高度轉(zhuǎn)換關(guān)系，計算出物體的三維信息的模塊；采用SIFT算法對所述已去除周期性條紋的物體條紋圖進行特征點匹配和提取；

去除所述N幅物體條紋圖中的周期性條紋是根據(jù)投射條紋的頻率，利用濾波器濾掉條紋信息，僅在圖像中留下物體信息。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二維運動物體的三維測量裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)平移矩陣是采用奇異值分解法計算的。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二維運動物體的三維測量裝置，其特征在于，所述N組正弦波條紋可表示為：

其中，n＝1,2,3,…,N，s_n(x,y)為第n組正弦波條紋的二維坐標(biāo)，x和y分別表示正弦波條紋的二維坐標(biāo)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，a為待測運動物體的環(huán)境光強度，b為正弦波的強度調(diào)制，φ(x,y)為第n組正弦波條紋的相位分布。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二維運動物體的三維測量裝置，其特征在于，N幅物體條紋圖可表示為：

其中，n＝1,2,3,…,N，d_n(x,y)為第n幅物體條紋圖的二維坐標(biāo)，x和y分別表示物體條紋圖的二維坐標(biāo)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，a為待測運動物體的環(huán)境光強度，b為正弦波的強度調(diào)制，φ(x,y)為第n幅物體條紋圖的相位分布，Φ(x,y)為待測運動物體的高度引起的相位差。