[發明專利]一種基于畸變全局修正的數字投影光柵圖像擬合校正方法

有效

• 申請號: 201810829601.1
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108981611B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 趙昕玥;李沛隆;何再興;張樹有;譚建榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于畸變全局修正的數字投影光柵圖像擬合校正方法。采用光柵投影系統采集數字投影光柵圖像，采用光柵投影系統，待測物體置于平臺上，投影儀連接計算機，投影儀和相機分別置于待測物體上方的兩側，投影儀的鏡頭和相機的鏡頭均朝向待測物體；計算機中發出輸入光柵模式的信號，輸入到投影儀中產生光柵圖樣作為光柵光源照射到待測物體和平臺上，相機采集光柵圖樣照射到待測物體和平臺后的圖像作為輸出光柵模式；結合將輸入光柵模式和輸出光柵模式依次進行光強校正、像素匹配、正弦校正的步驟。本發明方法有效地改善投影光柵的質量，提高基于相移法的光柵投影三維測量精度，并可一定程度地擴大數字光柵投影設備的適應性。

技術領域

本發明涉及主動式三維測量技術領域，主要涉及一種提高數字投影光柵正弦性的方法，尤其涉及一種基于畸變全局修正的數字投影光柵圖像擬合校正方法。

背景技術

在主動式光學測量中，光柵投影法以其較高的測量速度和測量精度，在三維形貌測量中得到廣泛應用。在光柵投影法中，三維形貌信息被隱藏在光柵場的空間分布中，通過對光柵場進行解相位，即可獲取待測物體的高度信息。由此可見，光柵場的精度直接影響三維形貌測量的精度，提高光柵場的精度對光柵投影三維形貌測量具有重要意義。

在現有研究中，對光柵場的獲取主要包括兩種方法，一是利用光學裝置產生光柵場，二是采用數字投影方法產生光柵場。采用光學裝置獲取光柵場容易獲得正弦性很好的光柵條紋，卻需要昂貴的設備成本，蘇顯渝等人采用羅奇光柵離焦投影產生光柵場，Su W H等人利用聲光效應的光波干涉法產生光柵場，Wang B等人采用準直激光器干涉法產生光柵場。

采用數字投影法獲取光柵場極大地便利了光柵場的獲取，擴大了光柵投影法的適用條件，但該方法所產生光柵的正弦性較差，三維形貌測量的精度較低。

為了提高數字投影光柵的精度，現有研究主要圍繞兩方面展開，一方面是直接以輸出光柵模式為校正對象；另一方面是以輸入光柵模式為校正對象。在直接以輸出光柵模式進行校正的研究中，Cao Y等人討論了數字投影過程中的光強傳遞函數和相機非線性因素對光柵正弦性所產生的影響，并針對上述光強傳遞函數對輸出光柵模式提出了誤差補償方法；Guo H W等人對輸出光柵模式的Gamma非線性值進行估計，并對估計誤差進行量化，建立出誤差表，通過查表法對輸出光柵模式中存在的非正弦誤差進行補償。在以輸入光柵模式為校正對象的研究中，邵雙運等人提出與LCD投影儀相比，利用DLP投影儀產生數字光柵時的相移誤差較小，并通過所建立的離散采樣模型，提出了通過調節相機和投影儀的采樣頻率，進而提高光柵精度的方法；嚴家明等人通過投射多個補償光柵對原始光柵進行疊加，對輸出光柵模式進行校正；蓋紹彥等人提取出輸入光柵模式與輸出光柵模式的某一周期中的相位對應關系，以此構建出相位離散校正對，并通過插值得到相位連續校正對，對輸入光柵模式進行校正。

上述方法主要存在下述問題：第一，對輸出光柵模式進行直接校正的方法受測量系統的影響較大，且在誤差補償時可能會產生不可預料的附加誤差，因此，為了避免附加誤差的產生，以輸入光柵模式為校正對象更為合理。第二，在以輸入光柵模式為校正對象的方法中，蓋紹彥等人所提出的方法在建立校正對時的取樣范圍較小，校正效果的組間差異較大，可能使光柵模式整體的校正結果存在局部不理想的情況；且現有方法均未考慮到輸入光柵模式與輸出光柵模式間存在畸變全局修正的問題，在校正中存在系統誤差。基于此，本發明提出了一種基于畸變全局修正的數字投影光柵圖像擬合校正方法。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種基于畸變全局修正的數字投影光柵圖像擬合校正方法。

本發明所采用的的技術方案是：