[發明專利]一種基于參考圖像的結構光系統解相方法及系統

有效

• 申請號: 201810331568.X
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108613637B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 朱憲偉;徐玉華;周陽
• 申請（專利權）人: 深度創新科技（深圳）有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 唐致明;洪銘福

本發明公開了一種基于參考圖像的結構光系統解相方法，其包括以下步驟：準備：系統控制結構光系統對一平面場景進行投影和拍攝；向目標平面投影2幅圖像，其包括1幅黑白相間二值條紋圖和1幅紋理圖；采集對應兩幅圖像，分析條紋圖像，得到紋理圖像中各像素點對應的周期數。建模過程：系統控制結構光系統對一平面場景進行投影和拍攝；向目標平面投影4幅圖像，所述4幅圖像包括3幅相移條紋圖和1幅紋理圖；建立當前采集得到的紋理圖與準備過程采集得到的紋理圖之間的對應關系，獲得當前視圖每一像素點對應的周期數，三幅相移法得到每一像素的相對相位，結合周期數，得到當前視圖每一像素的絕對相位。

技術領域

本發明涉及三維表面掃描建模領域，具體為基于參考圖像的結構光系統解相方法及系統。

背景技術

三維表面掃描建模在產品檢測、逆向工程、3D打印、人體測量、人機交互、動畫制作等領域有著廣泛的應用。目前流行的方法包括激光掃描方法、立體視覺方法、飛行時間(ToF)法和結構光方法等。

相移法因它的高精度而被人們所熟知。相移結構光系統通常可分為單投影-單相機系統和單投影-雙相機系統。

經典的相移法，需要向目標表面投射至少3幅相位移動的條紋圖，通過對相機采集的圖像進行分析，恢復每個相機圖像像素點處的相位值，叫做包裹相位。為了得到物體的三維形貌，還需要對包裹相位進行解相，根據周期數，得到絕對相位值。

傳統方法是采取再投影多幅采用格雷編碼的二值條紋圖，用于求取周期數，其較為復雜，因此，該技術有必要進行改進。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種基于參考圖像的結構光系統解相方法及系統。

本發明所采用的技術方案是：

本發明提供一種基于參考圖像的結構光系統解相方法，其包括以下步驟：

S1，系統控制結構光系統向一平面場景投射不少于兩幅圖像，其中投射圖像至少包括一幅二值條紋圖A和一幅參考紋理圖B；系統采集上述圖像，分別得到條紋圖C和紋理圖D，并得到所述紋理圖D的編碼圖E；

S2，系統控制結構光系統向待測三維場景投射不少于四幅圖像，其中投射的圖像至少包括三幅相移圖F和一幅所述紋理圖B，且所述相移圖F的條紋與所述二值條紋圖A的條紋寬度相同；系統采集各圖像，得到紋理圖G和相移條紋圖I；

S3，求解得到所述相移條紋圖I的相對相位圖；

S4，系統將采集到的紋理圖G與所述紋理圖D進行匹配對齊，確定所述紋理圖G的每個像素(x,y)在紋理圖D上的映射坐標(x′,y′)，進而確定各像素對應的周期數；

S5，系統得到各像素的絕對相位。

作為該技術方案的改進，所述編碼圖E的每一像素值對應于條紋圖C相同坐標下的條紋編號可表示為；

E(x,y)＝k(k＝1,2,…N)

其中，N為條紋數目，k為條紋周期數。

作為該技術方案的改進，所述三幅相移條紋圖I可表示為：

其中，I′(x,y)表示平均亮度，I″(x,y)為調制信號的幅度，表示絕對相位。

作為該技術方案的改進，所述相對相位圖的相對相位可表示為：

其中，相對相位的取值范圍為[-π,π]。

作為該技術方案的改進，所述各像素對應的周期數可表示為：