[發(fā)明專利]一種基于畸變?nèi)中拚臄?shù)字投影光柵圖像擬合校正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810829601.1
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108981611B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙昕玥;李沛隆;何再興;張樹有;譚建榮
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于畸變?nèi)中拚臄?shù)字投影光柵圖像擬合校正方法，其特征在于：采用光柵投影系統(tǒng)采集數(shù)字投影光柵圖像，采用光柵投影系統(tǒng)：包括投影儀(1)、計(jì)算機(jī)(5)、相機(jī)(2)和平臺(3)，待測物體(4)置于平臺(3)上，投影儀(1)連接計(jì)算機(jī)(5)，投影儀(1)和相機(jī)(2)分別置于待測物體(4)上方的兩側(cè)，投影儀(1)的鏡頭和相機(jī)(2)的鏡頭均朝向待測物體(4)；計(jì)算機(jī)中發(fā)出輸入光柵模式的信號，輸入到投影儀中產(chǎn)生光柵圖樣作為光柵光源照射到待測物體(4)和平臺(3)上，相機(jī)(2)采集光柵圖樣照射到待測物體(4)和平臺(3)后的圖像作為輸出光柵模式；結(jié)合將輸入光柵模式和輸出光柵模式依次進(jìn)行光強(qiáng)校正、像素匹配、正弦校正的步驟；

以相機(jī)獲得的輸出光柵模式的正弦性作為校正依據(jù)，對計(jì)算機(jī)向投影儀發(fā)出的輸入光柵模式進(jìn)行校正，以獲得滿足一定正弦性的輸出光柵模式；在校正中，首先通過光強(qiáng)校正消除輸出光柵模式中的波峰平臺和波谷平臺；然后通過像素匹配將輸出光柵模式和輸入光柵模式中的像素點(diǎn)一一對應(yīng)，為正弦校正做準(zhǔn)備；最后，通過逐行進(jìn)行的正弦校正使輸出光柵模式滿足一定正弦性要求。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于畸變?nèi)中拚臄?shù)字投影光柵圖像擬合校正方法，其特征在于：所述的輸出光柵模式是相機(jī)(2)獲取到的待測物體(4)和平臺(3)表面帶光柵圖樣的灰度圖，所述的輸入光柵模式是計(jì)算機(jī)(5)控制投影儀(1)照射出光柵圖樣的灰度圖。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于畸變?nèi)中拚臄?shù)字投影光柵圖像擬合校正方法，其特征在于：所述光強(qiáng)校正具體為：

通過相機(jī)(2)獲取的輸出光柵模式的圖像反饋，不斷迭代調(diào)整計(jì)算機(jī)(5)發(fā)出的輸入光柵模式的信號輸入到投影儀(1)，進(jìn)而調(diào)整投影儀(1)照射到待測物體(4)的光柵圖樣的背景光強(qiáng)和調(diào)制幅度：

第i+1次迭代調(diào)整時，輸入光柵模式的背景光強(qiáng)aⁱ⁺¹和調(diào)制幅度bⁱ⁺¹是根據(jù)第i次迭代調(diào)整時輸入光柵模式的背景光強(qiáng)aⁱ和調(diào)制幅度bⁱ采用以下方式處理計(jì)算獲得：

其中，Z₁、Z₂分別表示背景光強(qiáng)迭代變量、調(diào)制幅度迭代變量，sⁱ⁺¹表示第i+1次迭代調(diào)整時的迭代步長；

用帶有所計(jì)算獲得的背景光強(qiáng)aⁱ⁺¹和調(diào)制幅度bⁱ⁺¹的輸入光柵模式通過計(jì)算機(jī)(5)產(chǎn)生并輸入到投影儀(1)進(jìn)行下一次投影；

上述公式中的迭代步長sⁱ⁺¹和兩個迭代變量Z₁、Z₂具體采用以下方式獲得：

繪制輸出光柵模式首行像素點(diǎn)的灰度分布曲線，判斷曲線上是否出現(xiàn)波谷平臺和波峰平臺；波谷平臺是指在灰度分布曲線極小值點(diǎn)附近連續(xù)出現(xiàn)的至少10個極小鄰域點(diǎn)所構(gòu)成的區(qū)域，極小鄰域點(diǎn)為處于極小值點(diǎn)前后附近且灰度值位于極小值點(diǎn)灰度值的鄰域范圍內(nèi)；波峰平臺是指在灰度分布曲線極大值點(diǎn)附近連續(xù)出現(xiàn)的至少10個極大鄰域點(diǎn)所構(gòu)成的區(qū)域，極大鄰域點(diǎn)為處于極大值點(diǎn)前后附近且灰度值位于極大值點(diǎn)灰度值的鄰域范圍內(nèi)；

若出現(xiàn)波谷平臺而未出現(xiàn)波峰平臺，迭代步長sⁱ⁺¹和兩個迭代變量Z₁、Z₂計(jì)算為：

Z₁＝1,Z₂＝0

上式中，Lⁱ為第i次迭代調(diào)整時輸出光柵模式中的所有像素點(diǎn)的最高灰度值，Aⁱ為第i次迭代調(diào)整時輸出光柵模式的背景光強(qiáng)，Bⁱ為第i次迭代調(diào)整中輸出光柵模式調(diào)制幅度的擬合值，λ₁為光強(qiáng)的比例縮放系數(shù)；

若出現(xiàn)波峰平臺而未出現(xiàn)波谷平臺，迭代步長sⁱ⁺¹和兩個迭代變量Z₁、Z₂計(jì)算為：

sⁱ⁺¹＝-λ₁[(Aⁱ+Bⁱ)-Lⁱ]

Z₁＝1,Z₂＝0

若波峰平臺和波谷平臺同時出現(xiàn)，迭代步長sⁱ⁺¹和兩個迭代變量Z₁、Z₂計(jì)算為：

Z₁＝0,Z₂＝1

其中，為波峰平臺的極大值點(diǎn)及其附件所有極大鄰域點(diǎn)的平均灰度值，為波谷平臺的極小值點(diǎn)及其附件所有極小鄰域點(diǎn)的平均灰度值；

若波峰平臺和波谷平臺均未出現(xiàn)，則無需校正，不做處理，并終止迭代調(diào)整；

設(shè)置迭代次數(shù)閾值，在迭代調(diào)整達(dá)到迭代次數(shù)閾值后，終止迭代調(diào)整。