[發(fā)明專利]基于正弦和二進制條紋投影的快速三維測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810195871.1
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108534714B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伏燕軍;王霖;陳元
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 南昌洪達專利事務(wù)所 36111
• 代理人: 張榮

1.基于正弦和二進制條紋投影的快速三維測量方法，其特征在于：

利用計算機生成三幅正弦相移條紋圖I₁、I₂、I₃和一幅二進制條紋圖I₄，其光學表達式分別為：

I₁(x,y)＝I'(x,y)+I”(x,y)cos(2πTx) (1)

I₂(x,y)＝I'(x,y)+I”(x,y)cos(2πTx+2π/3) (2)

I₃(x,y)＝I'(x,y)+I”(x,y)cos(2πTx+4π/3) (3)

I₄(x,y)＝I'(x,y)+I”(x,y)sgn[cos(πTx)] (4)

公式(1)、(2)、(3)和(4)中，I₁(x,y)、I₂(x,y)、I₃(x,y)和I₄(x,y)依次為條紋圖I₁、I₂、I₃和I₄的光強，其中，I'(x,y)為圖像直流分量，I”(x,y)為振幅，T為條紋圖所包含的周期數(shù)；

使用投影儀將生成的四幅條紋圖投影到待測物表面，使用攝像機拍攝投影到物體的四幅條紋圖；根據(jù)三幅正弦相移條紋圖求得包裹相位、一幅二進制條紋圖求得條紋級次，然后進行相位解包裹獲得用于三維重建的絕對相位。

2.如權(quán)利要求1所述基于正弦和二進制條紋投影的快速三維測量方法，其特征在于，絕對相位求解方法，投影到物體的四幅條紋圖和的光強分布如下：

其中，α(x,y)為被測物表面反射率，β₁(x,y)為被物體反射的環(huán)境光，β₂(x,y)為直接進入攝像機的環(huán)境光。

3.如權(quán)利要求2所述基于正弦和二進制條紋投影的快速三維測量方法，其特征在于，絕對相位求解方法，包裹相位和條紋級次的求解方法分別如下所示：

使用公式(9)求解出攝像機采集到的三幅正弦相移條紋圖所包含的包裹相位φ(x,y)；

進一步，利用攝像機采集到的一幅二進制條紋圖先對其做圖像濾波預處理，接下來使用公式(10)對預處理后的圖像做二值化處理得到然后使用公式(11)對其進行連通區(qū)域標記得到初始標記值K(x,y)，接著使用公式(12)利用比較賦值運算將初始標記值K(x,y)處理后得到K₁(x,y)，最后使用公式(13)、(14)對K₁(x,y)做相移編碼加倍操作，就可以得到所有像素點的條紋級次K₃(x,y)；

K₁(x,y)＝F[K(x,y)] (12)

其中，F(xiàn)[K(x,y)]表示，如果K(x,y)＝0且K(x,y-1)≠0，則賦值K(x,y)＝K(x,y-1)，

K₂(x,y)＝shift[K₁(x,y),p] (13)

K₃(x,y)＝K₁(x,y)+K₂(x,y) (14)

其中，shift[K(x,y),p]表示將K(x,y)整體向左移動p個像素，p為一個條紋周期的像素數(shù)目。

4.如權(quán)利要求3所述基于正弦和二進制條紋投影的快速三維測量方法，其特征在于，絕對相位求解方法，獲得去包裹后絕對相位Φ(x,y)的方法如下式所示：

Φ(x,y)＝φ(x,y)+2π×K₃(x,y) (15)

其中，Φ(x,y)為φ(x,y)去包裹后的絕對相位。