[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于不同波長三維測量的展開相位解相方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201810329567.1 | 申請(qǐng)日： | 2018-04-11 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN108534715A | 公開（公告）日： | 2018-09-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 宋麗梅;李欣遙;郭慶華 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 天津工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01B11/25 | 分類號(hào)： | G01B11/25;G01B11/00 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 300387 *** | 國省代碼： | 天津;12 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 波長 三維測量 像素點(diǎn) 被測物體表面 光源投射裝置 三維機(jī)器視覺 三維坐標(biāo)數(shù)據(jù) 彩色攝像機(jī) 被測物體 測量難題 綠色環(huán)保 三維重建 余弦規(guī)律 不一致 傳統(tǒng)的 格雷碼 光信息 顯影劑 噴涂 投射 解算 相移 正弦 應(yīng)用 采集 圖案 | ||
本發(fā)明屬于三維機(jī)器視覺領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于不同波長三維測量的展開相位解相方法。該方法通過光源投射裝置向被測物體投射3種波長分別為λ1、λ2和λ3的正弦或者余弦規(guī)律變化的光信息，利用彩色攝像機(jī)采集每個(gè)波長的相移圖案，解算出每個(gè)波長的各個(gè)像素點(diǎn)的相位值，通過每個(gè)波長的每個(gè)像素點(diǎn)的相位值計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的展開相位值，進(jìn)而通過三維重建方法獲得物體的全貌三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的展開相位解相方法，優(yōu)于傳統(tǒng)的格雷碼相位解相方法，可以有效的解決三維測量中被測物體表面顏色不一致的測量難題，無需噴涂顯影劑，更加綠色環(huán)保。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于不同波長三維測量的展開相位解相方法，更具體的說，本發(fā)明涉及一種能夠用于高精度三維測量從不同波長中獲取被測物體展開相位的解相方法。
背景技術(shù)
光學(xué)三維測量方法已廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測、逆向工程、人體掃描、文物保護(hù)、服裝鞋帽等多個(gè)領(lǐng)域，對(duì)自由曲面的檢測具有速度快、精度高的優(yōu)勢。按照成像照明方式的不同，光學(xué)三維測量技術(shù)可分為被動(dòng)三維測量和主動(dòng)三維測量兩大類。在主動(dòng)三維測量技術(shù)中，結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)發(fā)展最為迅速，尤其是相位測量輪廓術(shù)(Phase MeasuringProfilometry，PMP)，也被稱為相移測量輪廓術(shù)(Phase Shifting Profilometry，PSP)，是目前三維測量產(chǎn)品中常用的測量方法。相位測量方法是向被測物體上投射固定周期的按照三角函數(shù)(正弦或者余弦)規(guī)律變化的光亮度圖像，此光亮度圖像經(jīng)過大于3步的均勻相移，最好為4-6步均勻相移，向物體投射4-6次光亮度圖像，最終完成一個(gè)周期的相位移動(dòng)。物體上面的每個(gè)點(diǎn)，經(jīng)過相移圖像的投射后，在圖像中會(huì)分別獲得幾個(gè)不同的亮度值。此亮度值經(jīng)過解相運(yùn)算，會(huì)獲得唯一的相位值。由于目前采集到的圖像的幅面較大，為了提高相位精度，需要向被測物體投射多種波長的相位圖，因此，在一幅圖像中，相同相位值會(huì)出現(xiàn)多次。為了在圖像中獲得唯一的相位值，格雷碼方法是常用的輔助解相方法。目前出現(xiàn)的三維測量產(chǎn)品，普遍采用格雷碼加相移的光學(xué)投射方法，如德國GOM公司的Atos-I型結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)、德國Steinbichler公司的COMMET系列結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)、德國Breuckmann公司的optoTOP系列結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)、北京天遠(yuǎn)三維科技有限公司的OKIO-II型三維掃描儀、上海數(shù)造科技有限公司的3DSS綜合型三維掃描儀、天津世紀(jì)動(dòng)力光電科學(xué)儀器有限公司的CPOS三維掃描儀等。由于格雷碼的編碼方法主要靠圖像的二值化來進(jìn)行編碼，因此對(duì)于物體表面顏色變化較多的情況，一般需要噴涂顯影劑才能實(shí)現(xiàn)較好的測量效果。為了解決無法噴涂顯影劑的三維測量難題，本發(fā)明基于不同波長的光學(xué)投射方法，設(shè)計(jì)了一種新的基于不同波長的展開相位解相方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于不同波長的展開相位解相方法，該方法能夠應(yīng)用于高精度三維測量中，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)外差多頻解相方法存在的缺陷。
所述的基于不同波長的相位解相方法的硬件系統(tǒng)包括：
用于投射多種波長光信號(hào)的光源投射裝置，所述的光源投射裝置的分辨率為W×H；
用于精度控制、圖像采集和數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)；
用于采集圖像的彩色攝像機(jī)，所述的彩色攝像機(jī)的圖像分辨率為CR×CC，相機(jī)個(gè)數(shù)為1-2個(gè)；
用于放置所述的光源投射裝置和所述的彩色攝像機(jī)的掃描平臺(tái)；
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的展開相位解相方法，其特征是：對(duì)于圖像中每一個(gè)點(diǎn)(x，y)的展開相位值的計(jì)算步驟如下：
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