[發明專利]一種基于誤差擴散抖動算法的三維成像方法

在審

• 申請號: 201910604579.5
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110455219A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 林斌;孟森森
• 申請（專利權）人: 蘇州江奧光電科技有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G06T17/00
• 代理公司: 32224 南京縱橫知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊文文<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明涉及一種基于誤差擴散抖動算法的三維成像方法，包括以下步驟：獲取誤差擴散抖動算法中的閾值：所述閾值根據像素周圍矩陣內灰度平均值和誤差補償參數得到；將待測像素點原灰度值與誤差擴散過程中引入的量化誤差相加，依次計算全圖每個像素點臨時灰度值，將所述臨時灰度值與a中所述閾值進行比較，當臨時灰度值大于所述閾值時，像素輸出為255，反之，像素輸出為0；根據所述輸出像素進行離焦得到三維成像。本發明通過閾值優化方式來進行三維結構光成像的優化，以有效提高散焦光柵的正弦性，減小成像誤差。

技術領域

本發明涉及一種成像方法，尤其涉及一種基于誤差擴散抖動算法的三維成像方法。

背景技術

結構光相移法因具有非接觸式、處理快速和精度高的特點，在三維形貌測量領域占有重要的地位。包括三步、四步和N步相移法在內的各種相移法用于物體的三維重構，相移法投影的條紋數目越多精確度越高。

在實際的結構光三維測量過程中，可以通過離焦二元編碼技術使得二值圖像近似模擬正弦條紋，解決非線性效應對三維測量的影響。離焦二元編碼只有0和1兩個值，不需要進行非線性標定和校正，降低了對檢測設備的要求。

抖動算法在離焦結構光三維測量中具有良好的表現，抖動算法處理后的二值圖案，經過離焦操作，可以得到高質量的正弦條紋。常見的抖動算法包括隨機抖動、有序抖動和誤差擴散抖動等，這些方法存在的缺陷如下：

(1)商用數字投影儀非線性影響正弦條紋的正弦性，對實驗測量結果造成干擾；

(2)離焦二元編碼結構光受到高次諧波的影響，條紋正弦性較差；

(3)抖動算法存在量化誤差，容易導致圖像細節的丟失；

傳統誤差擴散抖動算法中，閾值通常取127，這導致量化誤差在圖像處理過程中不斷累積，影響條紋正弦性。

發明內容

本發明為了解決傳統誤差擴散抖動算法中，閾值的取值導致量化誤差在圖像處理過程中不斷累積，影響條紋正弦性的問題，提供了一種通過閾值優化方式來進行三維結構光成像的優化。

本發明所采取的技術方案為：一種基于誤差擴散抖動算法的三維成像方法，包括以下步驟

a獲取誤差擴散抖動算法中的閾值：圖案每個像素閾值根據像素周圍3×3矩陣內灰度平均值和誤差補償參數得到；

b將待測像素點原灰度值與誤差擴散過程中引入的量化誤差相加，依次計算全圖每個像素點臨時灰度值，將該新灰度值與a中所述閾值進行比較，當臨時灰度值大于所述閾值時，像素輸出為255，反之，像素輸出為0；

c根據所述輸出像素進行離焦得到三維成像。

2、根據權利要求1所述的三維成像方法，其特征在于：所述誤差補償參數通過以下方法獲得

a1在[a,b]區間內引入若干的誤差補償參數，根據步驟a獲取若干誤差補償參數所對應的閾值；

a2根據所述閾值得到不同的抖動條紋圖案；

a3對所述抖動條紋圖案進行高斯濾波，模擬實驗時的投影儀離焦功能得到高斯濾波后的條紋圖案；

a4將所述高斯濾波后的條紋圖案與抖動算法處理前標準正弦圖案進行均方根誤差計算；

a5比較均方根誤差大小，均方根誤差最小時所對應的誤差補償參數為所求誤差補償參數。

3、根據權利要求2所述的三維成像方法，其特征在于：(1)所述步驟a1中所述區間[a,b]為區間[0,100]，以間隔m為單位引入若干第一誤差補償參數，經步驟a2、a3、a4、a5獲得均方根誤差最小時的第一誤差補償參數γ₁；