[發明專利]一種彩色結構光三維測量方法、裝置、設備及存儲介質

有效

• 申請號: 201811257418.5
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109186476B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 高健;周浩源;胡浩暉;羅瑞榮;陳新;湯暉;陳云;賀云波
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G01B11/25
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

1.一種彩色結構光三維測量方法，其特征在于，包括：

采用正弦相移編碼法、分段階梯相位編碼法、格雷碼三種時間編碼方法編碼四幅彩色條紋圖案；其中，采用格雷碼編碼四幅彩色條紋圖案，具體包括：在第一幅和第三幅彩色條紋圖案的綠色通道內進行相應的二值編碼；在第二幅和第四幅彩色條紋圖案的綠色通道內進行格雷碼取反的二值編碼；

通過DLP投影儀依次聚焦投影所述四幅彩色條紋圖案于參考平面和被測物體上；

通過彩色CCD相機獲取所述參考平面上未被調制的第一組條紋圖案及所述被測物體高度調制變形后的第二組條紋圖案，對獲取的兩組所述條紋圖案均進行顏色耦合及非線性誤差校正；

對各所述條紋圖案進行通道分離，利用四步相移法分別獲取兩組所述條紋圖案中正弦相移條紋的包裹相位，以及階梯相位編碼條紋的包裹相位并量化求解對應的階梯條紋級次；

分別對兩組所述條紋圖案中綠色通道的格雷碼條紋進行解碼，獲取所述階梯條紋級次對應的分段階梯相位級次；

根據獲取的所述分段階梯相位級次，得到連續條紋級次；

根據得到的所述連續條紋級次，輔助獲取的兩組所述條紋圖案中正弦相移條紋的包裹相位進行解包裹運算，分別獲得兩組所述條紋圖案中正弦相移條紋的絕對相位；

根據獲得的兩組所述絕對相位之間的差值，得到所述被測物體的連續相位差值；

根據所述被測物體的連續相位差值，利用三角法求解所述被測物體表面每一點的高度信息。

2.根據權利要求1所述的彩色結構光三維測量方法，其特征在于，采用正弦相移編碼法編碼四幅彩色條紋圖案，具體包括：

將四幅灰度正弦相移編碼分別嵌入四幅彩色條紋圖案的紅色通道內，相移步距為π/2，形成四步相移的正弦相移條紋。

3.根據權利要求2所述的彩色結構光三維測量方法，其特征在于，采用分段階梯相位編碼法編碼四幅彩色條紋圖案，具體包括：

分別對四幅彩色條紋圖案的藍色通道進行灰度級的編碼，以生成階梯相位相移圖案；

將所述階梯相位相移圖案依次往編碼方向移動π/2，形成四步相移的階梯相位編碼條紋；其中，所述階梯相位編碼條紋采用分段式階梯相位編碼，相鄰兩個分段階梯的編碼方向相反。

4.根據權利要求3所述的彩色結構光三維測量方法，其特征在于，利用四步相移法分別獲取兩組所述條紋圖案中正弦相移條紋的包裹相位，以及階梯相位編碼條紋的包裹相位，具體包括：

利用四步相移法分別獲取兩組所述條紋圖案中紅色通道的正弦相移條紋的包裹相位；

利用四步相移法分別獲取兩組所述條紋圖案中藍色通道的階梯相位編碼條紋的包裹相位。

5.一種彩色結構光三維測量裝置，其特征在于，包括：

圖案編碼模塊，用于采用正弦相移編碼法、分段階梯相位編碼法、格雷碼三種時間編碼方法編碼四幅彩色條紋圖案；其中，采用格雷碼編碼四幅彩色條紋圖案，具體包括：在第一幅和第三幅彩色條紋圖案的綠色通道內進行相應的二值編碼；在第二幅和第四幅彩色條紋圖案的綠色通道內進行格雷碼取反的二值編碼；

圖案投影模塊，用于通過DLP投影儀依次聚焦投影所述四幅彩色條紋圖案于參考平面和被測物體上；

圖案獲取模塊，用于通過彩色CCD相機獲取所述參考平面上未被調制的第一組條紋圖案及所述被測物體高度調制變形后的第二組條紋圖案，對獲取的兩組所述條紋圖案均進行顏色耦合及非線性誤差校正；

圖案解碼模塊，用于對各所述條紋圖案進行通道分離，利用四步相移法分別獲取兩組所述條紋圖案中正弦相移條紋的包裹相位，以及階梯相位編碼條紋的包裹相位并量化求解對應的階梯條紋級次；分別對兩組所述條紋圖案中綠色通道的格雷碼條紋進行解碼，獲取所述階梯條紋級次對應的分段階梯相位級次；根據獲取的所述分段階梯相位級次，得到連續條紋級次；根據得到的所述連續條紋級次，輔助獲取的兩組所述條紋圖案中正弦相移條紋的包裹相位進行解包裹運算，分別獲得兩組所述條紋圖案中正弦相移條紋的絕對相位；根據獲得的兩組所述絕對相位之間的差值，得到所述被測物體的連續相位差值；

高度求解模塊，用于根據所述被測物體的連續相位差值，利用三角法求解所述被測物體表面每一點的高度信息。