[發明專利]一種針對運動對象的散焦光柵投影三維測量方法

有效

• 申請號: 201910354953.0
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110160468B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 達飛鵬;郭逸凡
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

1.一種針對運動對象的散焦光柵投影三維測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，使用散焦光柵投影三維測量系統，先對被測對象投影一張空白圖像，再投影相移步長分別為-π、-π/2、0、π/2和π的五張正弦相移圖像，再投影六張灰階碼圖像，最后投影一張空白圖像；在上述投影同時，攝像機采集對應投影下的被測對象圖像；定義投影空白圖像時攝像機采集的圖像為被測對象空白光柵圖，投影相移圖像時攝像機采集的圖像為被測對象相移圖，投影灰階碼圖像時攝像機采集的圖像為被測對象灰階碼圖；

步驟2，使用Lucas-Kanade金字塔光流法測量攝像機所獲取的被測對象空白光柵圖中像素點(x,y)在兩張空白圖像投影之間發生的水平方向位移D_x(x,y)和豎直方向位移D_y(x,y)、水平方向運動速度v_x(x,y)和豎直方向運動速度v_y(x,y)；

步驟3，基于被測對象相移圖，求取被測對象運動造成的相位誤差；具體為：

被測對象相移圖中的像素點(x,y)的灰度值表示為：

其中，n指第n張相移光柵圖像，n＝1,2,3,4,5，I′(x,y)是像素點(x,y)的條紋光強景灰度值，I″(x,y)是像素點(x,y)的調制強度，φ(x,y)為像素點(x,y)的主值相位；δ_n表示五步相移法的理論相移值，其值為2π·(n-3)/5，d(x,y)為像素點(x,y)處的相位誤差；

引入變量

以及變量

通過式(3)得到：

得到：

求解式(7)，得到：

求解式(8)得到d(x,y)，即為點(x,y)處由運動引起的相位誤差；

步驟4，基于步驟3的相位誤差，進行主值相位誤差補償；

步驟5，基于被測對象灰階碼圖，進行相位展開校正；

步驟6，對被測對象進行三維重建。

2.根據權利要求1所述的一種針對運動對象的散焦光柵投影三維測量方法，其特征在于，步驟4中根據式(9)計算運動誤差補償以后的主值相位：

3.根據權利要求2所述的一種針對運動對象的散焦光柵投影三維測量方法，其特征在于，步驟5具體為：

(4.1)根據采集到的被測對象灰階碼圖進行灰階碼解碼，取得像素點(x,y)處的相位階次K(x,y)；

(4.2)尋找相位階次中的異常跳變點，將第j個異常跳變點的橫坐標記為x_j，并將導致出現異常跳變的圖像序號記為p(x_j,j)，此圖像序號為發生跳變的灰階碼圖像的序號和第一張相移圖像的序號之差；

(4.3)對相位階次在(x_j+ε₊)到x_j或x_j到(x_j+ε_-)的范圍內進行校正，其中，ε_-和ε₊分別表示在x_j之前和之后應被校正的像素數：

其中，表示向上取整；表示向下取整；ε_T為光柵條紋圖像中一個完整正弦周期所對應的像素數，d(x_j,y_j)為(x_j,y_j)處的相位誤差，y_j為第j個異常跳變點的縱坐標；

(4.4)定義相位階次的校正函數如下：

(4.5)相位階次K(x,y)校正結束以后的相位階次K_comp(x,y)為：

K_comp(x,y)＝K(x,y)+K_cor(x,y) (13)。