[發明專利]一種基于顏色信息的結構光測量高反射率物體的方法

在審

• 申請號: 202010532218.7
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111652823A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 祝振敏;鄭衛華;楊超;章海亮;張福民
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06K9/62;G06T7/13;G06T7/521
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種基于顏色信息的結構光測量高反射率物體的方法，其能夠根據物體的顏色信息區分圖像中鏡面反射區域和漫反射區域并標記出圖像中的高光區域，根據反射分離理論對高光區域進行去高光處理。根據圖像的紋理信息對去除高光后的圖像進行修復。本發明能夠解決實際生活中拍攝照片出現的高光問題，并且還原出去除高光的場景。與傳統的方法相比，該方法不需要拍攝大量的圖片，大大提高了圖像處理的效率。實驗表明本方法還可運用與結構光三維測量方法。

技術領域

本發明涉及一種結構光測量方法，具體涉及結構光用于高反射率物體的測量領域。

背景技術

隨著社會的發展，技術的革新。由于結構光的三維形貌測量技術具有高精度、高效率且由于非接觸式檢測對被測物體的損害非常低的優點，該技術越來越多的應用于各行各業。在結構光三維測量中，需要對被測物體投射編碼條紋，由編碼條紋投射在物體表面從而攜帶了物體表面的三維紋理信息，通過CCD相機接收圖像，而圖像條紋的灰度變化即反應了被測物體表面的三維形貌。然而在實際測量過程中，由于某些物體表面對光的反射率過強，而導致圖像中產生高光。高光不僅僅使相機飽和，丟失物體表面的紋理信息，同時高光的存在還會影響到后續對圖像的處理，影響圖像條紋邊緣輪廓的提取。而實際的工業測量中，大部分的測量對象往往為高反射率物體。針對這一現狀，最早的解決方法是在物體表面噴涂一層降低反射的涂層，然后再進行測量，由于此類方法需要再物體表面噴涂涂層可能會導致測量誤差和物體表面損壞等諸多不利結果。另外，也有方法采用減小曝光時間和曝光次數從而達到去除高光的效果，但是這種方法具有一定的盲目性。此外，還有采用在相機和投影前增加偏振片的方法，該方法雖然可以一定程度的去除高光，但由于增加的偏振片不僅僅削弱了強反射的光強，同時也削弱了漫反射的光強，這樣就導致了圖像中噪聲的影響更大，同時加裝偏振片也增加了整個實驗系統的復雜程度。本發明提供了一種基于顏色信息去除圖像中高光的測量方法且該方法簡單易于實現。

發明內容

本發明提出了一種基于顏色信息的結構光高反射率物體的測量方法，能有效的去除圖像中的高光，解決結構光無法測量高反射率物體的問題。

本發明目的通過如下技術方案實現：

基于顏色信息的結構光高反射率物體的測量方法，該方法包括如下步驟：

1. 圖像采集：首先使用標定好的單目結構光系統獲得條紋投影下高反射率物體的圖像。

2. 圖像高光定位：由于高反射率物體表面的特殊性質，在使用結構光系統測量這類材料時容易使得相機飽和從而產生圖像中的高光區域，破環原有條紋所攜帶的形狀、顏色、紋理等特征，對后續的三維重構產生很大影響。所以需要對圖像進行去高光處理。

首先計算圖像每個像素RGB通道的最小值，用每個像素RGB三通道值減去最小值得到近似無鏡面圖像（SF圖）。公式為：

（1）

對SF圖像進行修正補償得到MSF圖像，計算公式為：

（2）

其中，N為像素點的個數。通過比較原圖像的像素強度和MSF圖像的像素強度，設置一個閾值t用以判斷高光像素和漫反射像素。判斷方式如下式：

（3）

其次，需要繼續判斷這兩個像素是不連續像素還是噪聲。首先需要定義像素色度，色度公式為：

（4）

當分析像素是否為不連續像素時，在單一顏色均勻的表面兩個相鄰像素點的色度值變化非常小，高光像素也是這樣。因此，計算并定義RGB三通道的色度差：