[發明專利]一種結構光三維測量方法

有效

• 申請號: 201811185895.5
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109945802B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 郭煒煒;周劍;張增輝;桑林林
• 申請（專利權）人: 蘇州深淺優視智能科技有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

1.一種結構光三維測量方法，采用投影裝置先后將偽隨機圖案和具有不同初始相位的標準余弦分布的光柵條紋圖案投射到目標物體的表面，隨后采用相機裝置記錄所述目標物體的表面經投射形成的圖像；其特征在于，會預先訓練形成一深度預測模型，所述深度預測模型的輸入數據為投射所述偽隨機圖像后在所述目標物體的表面形成的一第一變化圖像，輸出數據為預測得到的所述目標物體的深度圖像；

所述光柵條紋圖案投射到所述目標物體的表面并形成對應的第二變化圖像；

所述結構光三維測量方法具體包括：

步驟S1，采用所述深度預測模型對所述目標物體的表面形成的所述第一變化圖像進行預測，得到所述目標物體的所述深度圖像；

步驟S2，根據不同相移的所述第二變化圖像，計算每一點的主值相位，并利用所述深度圖像，對所述第二變化圖像中每一點的主值相位進行相位展開處理，以得到連續相位場的分布圖；

步驟S3，采用標定的系統參數對所述連續相位場的分布圖進行處理，以得到所述得到目標物體的表面每一個三維點的坐標，從而實現對所述目標物體的三維測量；

所述步驟S2中，空間點P在世界坐標系中的坐標為(x，y，z)，其在攝像機的圖像坐標系中的像素坐標為(u^c,v^c)，則有：

其中，f_u,f_v,γ,u₀,v₀均是相機的內參，組成內參矩陣，表示了從相機坐標系到所述圖像坐標系的旋轉、平移和尺度變換關系，r_ij,i＝1,2,3,j＝1,2,3,4是相機的外參，組成了外參矩陣，表示了從所述世界坐標系到所述相機坐標系的旋轉和平移關系；令：

則有：

s^c[u^c v^c 1]＝P^c[x y z 1]； (6)

所述空間點P在投影平面內的坐標滿足類似上述公式(4)-(6)中的坐標變換關系，最終形成：

s^P[u^P v^P 1]＝P^P[x y z 1]； (7)

其中，所述空間點P在投影平面坐標系內的投影點坐標為(u^P,v^P)；P^P的表達式為：

上述公式(6)和(7)中總共有三個未知量(x,y,z)，并且存在已知量(u^c,v^c)，此外對于該點P存在有相位信息：

根據上述公式(6)、(7)和(9)可以得到一組如下式所示的方程式：

所述步驟S3中，采用預先標定的所述系統參數P^c和P^P對公式(10)進行求解，得到目標物體表面的空間點P的三維點坐標。

2.如權利要求1所述的結構光三維測量方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：

步驟S21，根據所述第一變化圖像中得到的每一點的初始點云坐標以及所述深度圖像分別處理得到每一點的空間點坐標；

步驟S22，根據所述空間點坐標分別處理得到每一點的相位初值；

步驟S23，根據每一點的所述相位初值分別處理得到每一點的條紋級數；

步驟S24，根據每一點的條紋級數對每一點上根據所述第二變化圖像計算得到的所述主值相位進行相位展開，以得到所述連續相位場的分布圖。

3.如權利要求2所述的結構光三維測量方法，其特征在于，所述步驟S21中，根據所述第一變化圖像中每一點的所述初始點云坐標以及所述深度圖像，采用雙線性插值方法分別處理得到每一點的所述空間點坐標。

4.如權利要求2所述的結構光三維測量方法，其特征在于，所述步驟S22具體包括：

步驟S221，根據所述空間點坐標得到對應點在在投影平面上的投影坐標系中的投影點坐標；

步驟S222，根據所述投影點坐標處理得到對應點的所述相位。