[發(fā)明專利]基于相位映射的折疊相位三維數(shù)字成像方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710828043.2
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107504919B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉利;楊洋;蔡澤偉;彭翔;湯其劍
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 深圳市恒申知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44312
• 代理人: 王利彬

1.一種基于相位映射的折疊相位三維數(shù)字成像方法，其特征在于，所述三維數(shù)字成像方法應(yīng)用于三維成像系統(tǒng)，所述三維成像系統(tǒng)包括：第一成像裝置、投影裝置和第二成像裝置，所述第一成像裝置和所述第二成像裝置位于所述投影裝置的兩側(cè)，所述三維數(shù)字成像方法包括：

步驟S1，利用所述投影裝置投影正弦條紋序列到被測物體表面，并利用所述第一成像裝置采集包含被測物體信息的圖像，根據(jù)所述圖像計算第一成像裝置成像平面上每個像素點的折疊相位值φ_l，得到由所述第一成像裝置成像平面上每個像素點的折疊相位值φ_l組成的第一折疊相位分布圖；并利用所述第二成像裝置采集包含被測物體信息的圖像，根據(jù)所述圖像計算第二成像裝置成像平面上每個像素點的折疊相位值φ_r，得到由所述第二成像裝置成像平面上每個像素點的折疊相位值φ_r組成的第二折疊相位分布圖；

步驟S2，利用所述第一成像裝置成像平面上每個像素點的折疊相位值φ_l和預置的第一標定數(shù)據(jù)，用相位映射計算出每個像素點相對應(yīng)的n個候選空間三維點的坐標；

步驟S3，利用預置的第二標定數(shù)據(jù)將所述第一成像裝置成像平面上的每個像素點的n個候選空間三維點重投影到所述第二成像裝置成像平面上，得到n個與所述候選空間三維點一一對應(yīng)的候選投影點，并利用所述第二成像裝置成像平面上每個像素點的折疊相位值φ_r插值出所述候選投影點的折疊相位值；

步驟S4，將所述第一成像裝置成像平面上每個像素點的折疊相位值φ_l和與之對應(yīng)的n個候選投影點的折疊相位值之間差值的絕對值與判定閾值比較，來從所述n個候選投影點一一對應(yīng)的n個候選空間三維點中篩選出正確的空間三維點，實現(xiàn)三維數(shù)字重建；

相位映射公式為：

其中，多項式系數(shù)a_i、b_i、c_i、k_n的值為所述第一標定數(shù)據(jù)，所述第一標定數(shù)據(jù)還包括判定閾值φ_min，公式中為所述第一成像裝置成像平面上某個像素點的折疊相位值，X_n、Y_n、Z_n為計算出的與該像素點相對應(yīng)的在第一成像裝置坐標系下的n個候選空間三維點的坐標值；所述第二標定數(shù)據(jù)包括：第一成像裝置和第二成像裝置的內(nèi)部固定參數(shù)，還包括旋轉(zhuǎn)矩陣R、平移矩陣T，所述旋轉(zhuǎn)矩陣R、平移矩陣T用于第一成像裝置坐標系與第二成像裝置坐標系之間的相互轉(zhuǎn)換計算。

2.如權(quán)利要求1所述的折疊相位三維數(shù)字成像方法，其特征在于，所述步驟S2具體為：利用所述第一成像裝置成像平面上每個像素點的折疊相位值φ_l和所述第一標定數(shù)據(jù)k_n，用相位計算公式計算出所述第一成像裝置成像平面上每個像素點對應(yīng)的n個相位值將計算出的第一成像裝置成像平面上每個像素點對應(yīng)的n個相位值帶入相位映射公式：

計算出第一成像裝置成像平面上每個像素點相對應(yīng)的n個候選空間三維點坐標X_n、Y_n和Z_n。

3.如權(quán)利要求1所述的折疊相位三維數(shù)字成像方法，其特征在于，所述步驟S3具體為：將計算出的n個所述候選空間三維點坐標X_n、Y_n、Z_n利用所述旋轉(zhuǎn)矩陣R、平移矩陣T轉(zhuǎn)換到第二成像裝置坐標系中，再對得到的進行投影和加畸變計算，從而得到與n個所述候選空間三維點相對應(yīng)的n個候選投影點的坐標并依據(jù)第二成像裝置成像平面上每個像素點的折疊相位值φ_r插值計算出n個所述候選投影點的折疊相位值具體公式為：

x_{n_nor}＝X_{n_r}/Z_{n_r}

y_{n_nor}＝Y(jié)_{n_r}/Z_{n_r}，

其中，X_{n_r}、Y_{n_r}、Z_{n_r}為所述n個候選空間三維點在第二成像裝置坐標系中的三維點坐標。