[發(fā)明專利]一種單幀二值結(jié)構(gòu)光編解碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711071098.X
• 申請(qǐng)日: 2017-11-03
• 公開（公告）號(hào): CN108038898B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李中偉;詹國(guó)敏;鐘凱;劉潔;史玉升;王從軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00;G06T9/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 周磊;曹葆青

1.一種單幀二值結(jié)構(gòu)光編解碼方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)對(duì)編碼圖案中的特征點(diǎn)進(jìn)行粗提?。和队皟x將編碼圖案投影到被測(cè)物體上，兩個(gè)CCD相機(jī)對(duì)被測(cè)物體表面的編碼圖案進(jìn)行采集獲得編碼圖像，然后利用卷積模板對(duì)所述編碼圖像進(jìn)行卷積操作，并通過(guò)卷積操作得到對(duì)稱值分布圖，從所述對(duì)稱值分布圖中提取峰值位置與谷值位置，所述峰值位置與谷值位置分別為編碼圖案中P+與P-兩種類型特征點(diǎn)的備選位置，其中，所述投影儀位于兩個(gè)CCD相機(jī)之間，所述卷積模板為如下(2n+1)×(2n+1)矩陣：

上述矩陣中，空白處的數(shù)值均為0，并且n為正整數(shù)；

所述編碼圖案包括多個(gè)特征點(diǎn)P+與其四周的a₁～a₄四個(gè)編碼組成的區(qū)域以及P-與其四周的四個(gè)編碼a₃～a₆組成的區(qū)域，在編碼圖案中用黑白二值分別代表編碼的0、1，并且在編碼圖案的序列周期內(nèi)，每一列的編碼具有唯一性；

2)對(duì)步驟1)中的備選位置進(jìn)行精提取：將備選位置的每個(gè)像素進(jìn)行180°旋轉(zhuǎn)，然后求解每個(gè)像素的相關(guān)性值ρc，并提取大于相關(guān)性閾值的像素區(qū)域作為精提取區(qū)域；

3)特征點(diǎn)的亞像素位置確定：利用步驟2)的精提取區(qū)域獲得每個(gè)大于相關(guān)性閾值的像素的連通域，根據(jù)相關(guān)性因子ρc進(jìn)行重心法求解，得到每個(gè)特征點(diǎn)的亞像素的位置；

4)對(duì)步驟3)獲得的每個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行解碼：對(duì)每個(gè)特征點(diǎn)分別在x軸方向和y軸方向上求解梯度，根據(jù)梯度的極值對(duì)精提取區(qū)域進(jìn)行判斷，找到特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的四個(gè)角的坐標(biāo)位置，再利用高斯卷積模板求解編碼區(qū)域的灰度值，并利用編碼區(qū)域的均值作為判斷的閾值，得到每個(gè)角的黑白編碼值，最終根據(jù)特征點(diǎn)的類型，求出每個(gè)特征點(diǎn)的編碼；其中，x軸和y軸組成平面直角坐標(biāo)系，并且x軸為水平方向；

5)通過(guò)編碼值與極線約束原理實(shí)現(xiàn)雙目視覺(jué)中特征點(diǎn)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)查找，然后利用雙目重構(gòu)算法完成被測(cè)物體的三維測(cè)量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單幀二值結(jié)構(gòu)光編解碼方法，其特征在于，步驟2)中得到特征點(diǎn)精提取區(qū)域的具體步驟如下：

2.1)提取特征點(diǎn)備選區(qū)域的對(duì)稱值，設(shè)為矩陣M_c，將該矩陣轉(zhuǎn)置得到其轉(zhuǎn)置矩陣M′_c；

2.2)使用以下公式獲得相關(guān)性因子ρc：

其中，M_ci表示備選區(qū)域的像素矩陣，M′_ci表示備選區(qū)域像素矩陣的轉(zhuǎn)置，分別為矩陣M_c與M′_c的均值，t為編碼圖像實(shí)際特征點(diǎn)區(qū)域中像素個(gè)數(shù)；

2.3)篩選出相關(guān)性因子的結(jié)果，得到特征點(diǎn)精提取區(qū)域。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單幀二值結(jié)構(gòu)光編解碼方法，其特征在于，所述卷積模板的大小根據(jù)圖像實(shí)際特征點(diǎn)區(qū)域的大小進(jìn)行確定。