[發(fā)明專利]一種基于隨機兩幀相移條紋圖的三維測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911128510.6
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN111023995B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵曉鵬;朱進進;吳雨祥;孫楊帆;李偉;梁文海;何順福;樊增增
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G06T17/00;G06T5/10;G06T5/20;G06T5/00
• 代理公司: 西安嘉思特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 李園園

本發(fā)明涉及一種基于隨機兩幀相移條紋圖的三維測量方法，包括：向待測物體依次投影第一條紋圖和第二條紋圖，得到第一變形條紋圖和第二變形條紋圖；分別對第一變形條紋圖和第二變形條紋圖進行背景濾除和調(diào)制度幅值矯正，得到第一矯正結(jié)果和第二矯正結(jié)果；利用利薩如橢圓擬合方法對第一矯正結(jié)果和第二矯正結(jié)果進行處理，得到待測物體的相位信息；根據(jù)相位信息，得到待測物體的三維形貌信息。本發(fā)明的方法利薩如橢圓擬合技術(shù)提取物體的相位信息應(yīng)用到條紋投影系統(tǒng)，僅采用兩幀具有不均勻背景強度和調(diào)制度的條紋圖重建物體的三維形貌，計算更簡便，重建的三維形貌具有較高的魯棒性和精確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于基于條紋投影的物體三維測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于隨機兩幀相移條紋圖的三維測量方法。

背景技術(shù)

在三維物體面形測量領(lǐng)域中，基于條紋投影技術(shù)的三維物體測量技術(shù)在各個領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用，例如，工業(yè)檢測，人臉檢測，醫(yī)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(shù)中最具商業(yè)化和最有效的方法之一。該技術(shù)是利用投影儀將條紋投影到待測物體表面，被測物體形貌的變化導致條紋發(fā)生形變，對這種條紋形變進行分析并提取變形條紋圖的相位信息進而獲取物體的高度信息。基于條紋投影技術(shù)的相位提取技術(shù)可以分為多幀和單幀的方法。

多幀方法，例如相移輪廓術(shù)，該方法至少需要三幀條紋圖提取物體的相位，投影儀投影一系列條紋圖至待測物體表面，待測物體形貌的變化導致條紋發(fā)生形變，由相機捕獲變形的條紋圖，最后提取變形條紋圖的相位信息并根據(jù)相位-高度映射關(guān)系式獲取物體的三維形貌。但是，由于需要多幀條紋圖提取物體的相位，難以實現(xiàn)高速三維測量，而且當測量運動的物體時，所捕獲的運動物體條紋圖之間的相移量不均勻，會導致相位的測量誤差，另外，當物體運動時，幀間的時間間隔不可忽略，因此將會導致無法捕獲幀間物體的運動信息，因此不能實現(xiàn)實時三維測量。

單幀方法，例如傅里葉輪廓術(shù)，該方法僅需一幀條紋圖提取物體的相位信息，這種方法在快速測量時具有優(yōu)勢，但通常對噪音和表面紋理變化非常敏感以及由于頻譜丟失導致該方法的重建精度并不高。

因此，提出一種可以精確地提取物體的相位信息以及實現(xiàn)快速三維測量的方法具有重要的應(yīng)用價值和前景。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種基于隨機兩幀相移條紋圖的三維測量方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

本發(fā)明提供了一種基于隨機兩幀相移條紋圖的三維測量方法，其特征在于，包括：

向待測物體依次投影第一條紋圖和第二條紋圖，得到第一變形條紋圖和第二變形條紋圖；

分別對所述第一變形條紋圖和所述第二變形條紋圖進行背景濾除和調(diào)制度幅值矯正，得到第一矯正結(jié)果和第二矯正結(jié)果；

利用利薩如橢圓擬合方法對所述第一矯正結(jié)果和所述第二矯正結(jié)果進行處理，得到所述待測物體的相位信息；

根據(jù)所述相位信息，得到所述待測物體的三維形貌信息。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一條紋圖和所述第二條紋圖之間的相移量為任意相移量。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一變形條紋圖的強度為，

所述第二變形條紋圖的強度為，

其中，(x,y)表示圖像的像素點坐標，A₁(x,y)表示所述第一變形條紋圖的背景強度，B₁(x,y)表示所述第一變形條紋圖的調(diào)制度幅值，A₂(x,y)表示所述第二變形條紋圖的背景強度，B₂(x,y)表示所述第二變形條紋圖的調(diào)制度幅值，表示待測物體的相位信息，δ表示第一變形條紋圖與第二變形條紋圖的相移量。