[發明專利]一種相移輪廓術三維測量方法、系統、設備及其存儲介質

有效

• 申請號: 201910584658.4
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110360952B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 邵曉鵬;吳雨祥;朱進進;蔡曉健;孫雪瑩;計婷;李偉;白亞爍;何順福
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發明屬于三維位置測量領域，具體涉及一種相移輪廓術三維測量方法、系統、設備及其存儲介質，方法步驟包括：產生目標圖像；獲取目標圖像；根據目標圖像得到彩色條紋圖；對彩色條紋圖進行校正操作，以得到校正條紋圖；根據校正條紋圖得到相位信息；根據相位信息得到三維形貌信息。本發明具有可以解決光源不穩定和環境光的變化導致的物體的相位誤差問題；能夠滿足多種工業領域的需求以及降低三維檢測經濟成本；在相移輪廓術系統中基于彩色編碼條紋的相位誤差校正方法簡單，并具有很高的魯棒性，靈活性和精度。

技術領域

本發明屬于三維位置測量領域，具體涉及一種相移輪廓術三維測量方法、系統、設備及其存儲介質。

背景技術

在現有的三維物體面形測量領域中，基于相移輪廓術(Phase ShiftingProfilometry,PSP)的三維物體測量技術在各個領域已被廣泛應用，例如，工業檢測，人臉檢測，醫療整形等，由于其低成本，高精度，高可靠和非接觸性成為三維物體測量技術中最具商業化和最有效的方法之一。相移方法作為提取物體相位主要的方法之一，但其應用條件是假設光源強度恒定不變，每幀相移條紋圖的背景光和對比度都相同。然而，在實際復雜的應用場景中不能滿足這種理想的條件，例如：(1)在物體的運動和快速三維測量中，如果相機的曝光時間接近于或小于投影儀的刷新時間，這種情況下相位誤差將會發生。(2)室外對物體進行三維測量時，在物體相移的過程中，環境光的變化也通常會導致相位誤差。以上兩種情況違背了相移輪廓術的假設條件進而將導致物體的相位和高度誤差，最終降低目標在線三維測量的精度。進而，如何消除投影儀光源波動或背景光變化引起的相位誤差已成為目前主要研究的問題之一。

現有的技術方案主要包括：1.基于參考面強度信息補償由于投影儀光源的變化導致的相位誤差方法；2.基于查表法實現由于投影儀光源的變化導致的相位誤差的校正方法。其中，基于參考面強度信息補償由于投影儀光源的變化導致的相位誤差方法需要在被測物體旁邊固定一個平面白板，投影儀光源的變化將導致變形條紋圖的對比度發生變化，利用參考面強度變化率校正變形條紋圖中被測物體區域的強度信息，最終對相位誤差進行補償，這種方法需要一個平面白板被固定在被測物體一側，平面區域必須包含在捕獲的變形條紋圖中，這限制了該方法的靈活性，另外，該方法需要假設平面區域的強度變化率與變形條紋的強度變化率相等，這種假設降低了該方法的應用性。此外，在基于查表法實現由于投影儀光源的變化導致的相位誤差的校正方法中，首先需要求取參考平面的理想相位，建立條紋圖上的每個像素點相位與相位誤差的對應關系表；然后，對物體進行三維測量時，通過查找表中像素點的相位誤差對測量相位進行補償，這種方法是對條紋圖上的每個像素點建立相位與相位誤差的對應關系表以此實現對物體測量時的相位補償。由于查表法對相位誤差的補償精度與建立表的大小有關，建立的表越大，則對誤差的補償精度越高，但是耗時也越長。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種相移輪廓術三維測量方法、系統、設備及其存儲介質。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種相移輪廓術三維測量方法，包括：

產生目標圖像；

獲取所述目標圖像；

根據所述目標圖像得到彩色條紋圖；

對所述彩色條紋圖進行校正操作，以得到校正條紋圖；

根據所述校正條紋圖得到相位信息；

根據所述相位信息得到三維形貌信息。

在本發明的一個實施例中，所述目標圖像包括R通道圖和B通道圖。

在本發明的一個實施例中，獲取所述目標圖像，包括：

對所述目標圖像進行編碼，以得到具有π相移差的目標條紋圖像；

對所述具有π相移差的目標條紋圖像進行N步相移產生彩色條紋圖。