[發明專利]一種基于結構光系統幾何約束的相位展開方法

有效

• 申請號: 201811383825.0
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109307483B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 秦大輝;蘇銘著;程棟;段云飛;邵永波
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 深圳市智科友專利商標事務所 44241
• 代理人: 周小年

1.一種基于結構光系統幾何約束的相位展開方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1，構建光柵投影的結構光三維測量系統，標定攝像機與投影儀，得到相應的攝像機投影參數矩陣和投影儀投影參數矩陣；

步驟2，投影儀向被測目標投影光柵條紋圖案，并由攝像機采集經被測目標表面調制的變形光柵條紋圖，計算處理得到包裹相位；

步驟3，給定最近深度的虛擬平面z_min，根據幾何光學和鏡頭針孔模型，將攝像機映射平面映射到投影儀成像平面，通過投影儀成像平面上相應的攝像機映射平面預定義相位圖，建立相應最小虛擬相位圖Φ_min；

所述最小虛擬相位圖Φ_min按如下步驟獲得：

步驟3.1，給定感興趣最近深度虛擬平面z^w＝z_min；

步驟3.2，由攝像機像素點(u^c，v^c)和步驟3.1給定的虛擬平面z_min確定出像素坐標對應的世界坐標x^w和y^w：

其中表示標定得到的攝像機投影參數矩陣P^c在第i行第j列的元素；

步驟3.3，按照下列公式由步驟3.2確定的x^w和y^w計算出攝像機像素點(u^c，v^c)在投影儀成像平面上相應的(u^p，v^p)：

s^p[u^p v^p 1]^t＝P^P[x^w y^w z_min 1]^t；式中，P^P表示投影參數矩陣表示、s^p表示投影參數縮放因子；

步驟3.4，當(u^p，v^p)已知，則攝像機像素點(u^c，v^c)的相應絕對相位值可以在投影空間內被唯一地定義為：

其中條紋圖案沿著u^p方向正弦變化，并沿v^p方向保持不變，T為投影儀投影的條紋周期，從而建立最小虛擬相位圖Φ_min；

步驟4，根據最小虛擬相位圖Φ_min確定出各點的條紋級次K，實現包裹相位的展開；

其中K(x，y)為條紋級次，ceil[]為取最接近的最大整數的上限運算符，Φ(x，y)為最后得到的真實連續相位。

2.根據權利要求1所述的基于結構光系統幾何約束的相位展開方法，其特征在于：步驟1中標定攝像機與投影儀時，在同一個世界坐標系下對攝像機和投影儀進行標定，且將世界坐標系與攝像機鏡頭坐標系重合。