[發明專利]基于高頻圖案干涉的二進制光柵圖像投影反光抑制方法

有效

• 申請號: 202010044390.8
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111189417B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 何再興;李沛隆;趙昕玥
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G01B11/24;G06T7/521
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于高頻圖案干涉的二進制光柵圖像投影反光抑制方法。生成用于反光抑制的多幅高頻圖案；生成用于三維形貌測量的二進制光柵，對二進制光柵進行取反操作生成反向二進制光柵；生成多幅相干二進制光柵；通過投影儀投影進而相機采集的多幅相干二進制光柵的投影圖像作為輸出圖像，將所有輸出圖像按照一定方式進行合成處理，獲得一幅反光抑制后的輸出圖像，即作為需投影的二進制光柵圖像反光抑制后的結果。本發明對二進制光柵投影法三維測量中，由于反光所導致的錯誤測量結果進行有效消除，提高基于二進制光柵投影法的三維形貌測量精度。

技術領域

本發明涉及主動式三維形貌測量領域，主要涉及到基于二進制光柵投影法的逆向工程中，利用高頻圖案干涉對分布在被測物體表面的反光區域進行去除，尤其涉及一種基于高頻圖案干涉的二進制光柵圖像投影反光抑制方法。

背景技術

二進制光柵投影法是一種結構光三維測量技術，具有測量速度快、測量精度高等優勢，近年來已發展成為結構光三維測量的主要技術之一。

在二進制光柵投影法的實際應用中，需要對被測物體投影呈周期分布的光柵場，物體的形貌高度蘊含在光柵場的分布中。通過相機采集光柵場的分布，并通過二進制閾值分割進行解編碼，獲得物體的形貌高度信息。受到被測物體反射特性以及投影面光源分布特性的影響，光柵容易在被測物體表面形成高亮度的反光區域，干擾閾值分割結果，影響解編碼精度，降低三維形貌測量精度，甚至造成三維形貌測量結果在反光區域出現空洞和缺失。

現有抑制二進制光柵投影法中反光區域的方法，主要從避免反光區域的產生和克服反光區域影響兩方面展開。在避免反光區域產生的方面，馮維等人通過插值預測查找算法，求得最佳投影灰度值，降低光柵投影的強度，一定程度地避免反光現象的發生。在克服反光區域影響的方面，Budianto等人根據光柵投影的分布特性，通過圖像修復的方式，對反光區域中缺失的光柵信息進行復原，克服反光區域對光柵投影和三維測量精度的影響。

上述現有方法存在的問題主要有：

其一，現有避免反光區域產生的方法，基于降低光柵投影的強度實現；在實際測量中，降低光柵投影的強度的同時會降低相機采集光柵場的質量，并增大背景光強的投影光柵場的干擾，導致三維測量精度的降低；此外，僅通過降低光柵投影的強度，難以抑制過于強烈的反光現象，且依賴于較為復雜的擬合算法確定光柵投影強度降低的程度，方法的效率和操作的便利性有待提高；

其二，現有克服反光區域影響的方法，由于其利用反光區域附近未受反光干擾的光柵信息作為依據，實現對反光區域中缺失光柵信息的估計和修復，由于估計結果不可避免地存在誤差，所以在抑制反光的同時，圖像修復過程可能破壞光柵場地分布，引入附加測量誤差。

發明內容

針對上述背景技術中存在的問題，本發明提出了一種基于高頻圖案干涉的二進制光柵圖像投影反光抑制方法，通過高頻圖案干涉，生成干涉二進制光柵；通過投影干涉二進制光柵，將反光成分從輸出圖像中分離，從而實現反光抑制，有效地消除反光區域對二進制光柵場分布的影響，提高基于二進制光柵投影法三維形貌測量的精度。

如圖2所示，本發明所采用的技術方案是：

步驟1)，生成用于反光抑制的多幅高頻圖案；

步驟2)，生成用于三維形貌測量的二進制光柵，二進制光柵是采用二進制0-1編碼條紋編碼構成的光柵，對二進制光柵進行取反操作生成反向二進制光柵，所述反向二進制光柵用于反光抑制；

步驟3)，生成多幅相干二進制光柵，相干二進制光柵是通過將高頻圖案中的編碼值和二進制光柵/反向二進制光柵中的編碼值進行干涉操作所得，所述相干二進制光柵用于反光抑制；