[發(fā)明專(zhuān)利]基于區(qū)域調(diào)制相移模板的高精度三維結(jié)構(gòu)光重建方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910347144.7
• 申請(qǐng)日: 2019-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110132173A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何志成;張韶越;尚繼輝;陳曾沁;孟繁沖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 航天智造（上海）科技有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/25
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/25
• 代理公司: 上海航天局專(zhuān)利中心 31107
• 代理人: 王海濤

本發(fā)明提供了一種基于區(qū)域調(diào)制相移模板的高精度三維結(jié)構(gòu)光重建方法，本發(fā)明基于散焦三角二值模板、改進(jìn)的三步相移算法、多頻外差和兩步匹配法。利用這些方法的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)高精度的三維形狀測(cè)量。實(shí)驗(yàn)表明，該方法比以前的方法更精確、有效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于區(qū)域調(diào)制相移模板的高精度三維結(jié)構(gòu)光重建方法。

背景技術(shù)

使用DLP投射裝置的光學(xué)非接觸式三維測(cè)量在過(guò)去幾年中發(fā)展迅速。與其他三維形狀測(cè)量方法相比，多頻外差相移法是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，具有測(cè)量精度高、測(cè)量速度快等優(yōu)點(diǎn)。然而，由于非線性伽馬的影響，用商用投影儀很難產(chǎn)生理想的正弦條紋圖案。針對(duì)非正弦光柵的誤差，提出了幾種補(bǔ)償算法，如伽瑪校正法和誤差查找表法。所有這些方法都稱(chēng)為聚焦正弦模板(FSP)，預(yù)先利用平板來(lái)獲得相關(guān)系數(shù)或相位誤差，這既費(fèi)時(shí)又不準(zhǔn)確。最近，提出了一種離焦二值模式(DBP)生成正弦光柵的方法，該方法對(duì)投影儀的非線性伽馬不敏感。然而，高階諧波，如第三諧波，在條紋密集的情況下，對(duì)正弦曲線有著內(nèi)在的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于區(qū)域調(diào)制相移模板的高精度三維結(jié)構(gòu)光重建方法。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于區(qū)域調(diào)制相移模板的高精度三維結(jié)構(gòu)光重建方法，包括：

引入散焦三角二值模式，在不進(jìn)行伽瑪校正的情況下獲得正弦條紋圖像；

基于所述正弦條紋圖像，采用改進(jìn)的包含平均強(qiáng)度圖像的三步移相算法得到包裹相位和目標(biāo)掩模；

采用多頻法得到展開(kāi)相位；

采用兩步匹配方法得到相應(yīng)的匹配點(diǎn)。

進(jìn)一步的，在上述方法中，引入散焦三角二值模式，在不進(jìn)行伽瑪校正的情況下獲得正弦條紋，包括：

將尺寸為7像素、標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.2像素的二維高斯濾波器應(yīng)用于三角形二值模式，在不進(jìn)行伽瑪校正的情況下獲得正弦條紋。

進(jìn)一步的，在上述方法中，基于所述正弦條紋圖像，采用改進(jìn)的包含平均強(qiáng)度圖像的三步移相算法得到包裹相位和目標(biāo)掩模，包括：

為了獲得目標(biāo)掩模，引入平均強(qiáng)度圖像，條紋圖像的強(qiáng)度改寫(xiě)為：

I₁＝I'(x,y)+I”(x,y)sin(φ(x,y))

I₂＝I'(x,y)+I”(x,y)cos(φ(x,y))(4)

I₃＝I'(x,y)

其中，I'(x,y)表示環(huán)境光的強(qiáng)度，I”(x,y)表示調(diào)制強(qiáng)度，φ(x,y)是包裹相位；

根據(jù)公式(4)，φ(x,y)表示為：

相位值的范圍為[-π,π]，通過(guò)相位展開(kāi)算法消除不連續(xù)，強(qiáng)度I₃用于獲取標(biāo)記三維構(gòu)造區(qū)域的對(duì)象遮罩，對(duì)強(qiáng)度的圖像進(jìn)行分割，得到二值圖像，作為目標(biāo)掩模。

進(jìn)一步的，在上述方法中，采用多頻法得到展開(kāi)相位，包括：

使用頻率為70和64的相位得到頻率為6的相位；

使用頻率為64和59的相位可以得到頻率5的相位；使用頻率為6和5的相位可以得到頻率為1的連續(xù)相位；

利用頻率1的相位，得到頻率64的展開(kāi)相位。

進(jìn)一步的，在上述方法中，采用兩步匹配方法得到相應(yīng)的匹配點(diǎn)，包括：

對(duì)于觀察到的左圖像中的左側(cè)點(diǎn)，計(jì)算出右圖像中對(duì)應(yīng)的匹配點(diǎn)即右側(cè)點(diǎn)；