[發明專利]結構光三維測量方法及系統

有效

• 申請號: 201710581178.3
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107421467B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 胡學磊;李鵬杰;鄭眾喜
• 申請（專利權）人: 蘇州優納科技有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 吳黎

1.一種結構光三維測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

將正弦周期條紋的周期序號按照編碼方式F編碼為m位二進制數，得到編碼后的周期序號；其中，所述編碼方式F為二進制編碼方式；

控制投影設備投影m×n幅具有所述編碼后的周期序號的正弦周期條紋結構光至被測物體，n為相移步數，所述正弦周期條紋結構光的每組相移中的相同條紋周期對應同一個編碼位值，編碼位值為0或1，分別對應n步相移的條紋相位的單調遞增或單調遞減；

計算投影至所述被測物體上的正弦周期性結構光的每個投影成像點的m個截斷相位值；

獲取每個投影成像點的m個編碼位值，根據獲取的編碼位值校正反折的截斷相位值；

計算校正后的m個截斷相位值的平均值；

根據所述編碼方式F的反運算F^-1獲得所述正弦周期條紋的周期序號；

根據校正后的截斷相位值的平均值和所述正弦周期條紋的周期序號計算得到所述周期需要的完整相位。

2.根據權利要求1所述的結構光三維測量方法，其特征在于，通過以下公式計算得出投影至所述被測物體上的正弦周期性結構光的每個投影成像點的m個截斷相位值：

其中：公式(1)為正弦周期條紋結構光的投影成像點光強度公式，公式(2)為周期序號編碼的相位計算公式；

(x,y)為正弦周期條紋結構光投影成像點的坐標；

m為周期序號二進制編碼的總位數；

j為周期序號二進制編碼位序號；

n為相移總步數；

i為相移步數序號；

δ為每步間的相移值，等于

I_ij(x,y)為在(x,y)點，m位周期序號編碼的第j位，n步相移第i次相移的光強度；

b_j(x,y)為(x,y)點處m位編碼中的一個二進制位；

a_i、b_i為常數；

為(x,y)點周期序號編碼第j位的截斷相位，擴展后的取值是在[0，2π)之間；

A(x,y)為(x,y)點的正弦周期條紋結構光投影的幅值；

E(x,y)為(x,y)點的表面反射特性；

B(x,y)為(x,y)點的環境光強度；

為(x,y)點的未反折的初始相位，沿投影波長方向遞增。

3.根據權利要求2所述的結構光三維測量方法，其特征在于，所述獲取每個投影成像點的m個編碼位值的步驟具體為：

根據計算得到的所述每個投影成像點的m個截斷相位值，計算出所述每個投影成像點與其沿投影波長方向的下一個投影成像點的差值，進而獲取所述每個投影成像點所對應的相位的單調增減特性，進而獲取每個投影成像點的m個編碼位值b_j(x,y)，j＝1,2,3...m。

4.根據權利要求3所述的結構光三維測量方法，其特征在于，所述根據獲取的編碼位值校正反折的截斷相位值的步驟具體為：

將反折的截斷相位值取反后加上2π，得到正常的截斷相位值。

5.根據權利要求2所述的結構光三維測量方法，其特征在于，所述獲取每個投影成像點的m個編碼位值的步驟具體為:

根據截斷相位值的正切值沿投影波長方向的增減特性，獲取每個投影成像點所對應的相位的單調增減特性，進而獲取每個投影成像點的m個編碼位值b_j(x,y)，j＝1,2,3...m。

6.根據權利要求5所述的結構光三維測量方法，其特征在于，所述根據獲取的編碼位值校正反折的截斷相位值的步驟具體為：

將反折的所述截斷相位值的正切值取反，得到正常的截斷相位值的正切值，進而得到正常的截斷相位值。

7.根據權利要求4或6所述的結構光三維測量方法，其特征在于，通過以下公式計算得到所述周期需要的完整相位：

其中，φ(x,y)為完整相位，為計算出的在(x,y)點的截斷相位值的平均值，k(x,y)為正弦周期條紋的周期序號。