[發(fā)明專利]一種基于彩色條紋投影的運動物體三維測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010737413.3
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN112097685B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王玉偉;劉路;唐七星;奚冬冬;陳向成
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 李嘉寧

1.一種基于彩色條紋投影的運動物體三維測量方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

步驟S1：搭建條紋投影三維測量系統(tǒng)，包括投影儀和攝像機，所述投影儀和攝像機同步觸發(fā)開啟工作；

步驟S2：投影儀依次將三幅彩色條紋投射至運動物體表面，所述彩色條紋經(jīng)過運動物體表面形貌的調(diào)制，產(chǎn)生變形的彩色條紋；

步驟S3：攝像機同步采集所有變形的彩色條紋，直接分離所有變形的彩色條紋的不同顏色通道，提取出紅色通道中的正弦條紋和藍色通道中的余弦條紋；

步驟S4：利用三步相移算法，分別計算出所述正弦條紋的截斷相位和余弦條紋的截斷相位；

步驟S5：分別對所述正弦條紋的截斷相位和余弦條紋的截斷相位進行相位展開，得到正弦條紋的絕對相位和余弦條紋的絕對相位；

步驟S6：計算所述正弦條紋的絕對相位和余弦條紋的絕對相位的平均相位，消除物體運動引起的相位誤差；

步驟S7：通過系統(tǒng)標定過程得到平均相位-高度轉(zhuǎn)換關(guān)系，將所述的平均相位轉(zhuǎn)換為高度信息，重建出運動物體的三維形貌；

所述步驟S2中，投影儀投射的所有的彩色條紋，其紅色通道用于編碼正弦條紋，其藍色通道用于編碼余弦條紋，其綠色通道置零，不編碼任何信息；

所述正弦條紋和余弦條紋具有相同的相位Φ°(x,y)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于彩色條紋投影的運動物體三維測量方法，其特征在于：所述步驟S3中，攝像機采集的所有變形的彩色條紋，其強度分布可分別表示為：

其中：(x,y)表示攝像機的像素坐標；I₁^r(x,y)、表示三幅變形的彩色條紋的紅色通道中正弦條紋；表示三幅變形的彩色條紋的藍色通道中余弦條紋；A^r(x,y)、B^r(x,y)、φ^r(x,y)分別表示紅色通道的背景光強、調(diào)制光強、截斷相位；A^b(x,y)、B^b(x,y)、φ^b(x,y)分別表示藍色通道的背景光強、調(diào)制光強、截斷相位。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于彩色條紋投影的運動物體三維測量方法，其特征在于：所述步驟S4中，利用三步相移算法，分別求解正弦條紋的截斷相位φ^r(x,y)和余弦條紋的截斷相位φ^b(x,y)的計算公式如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于彩色條紋投影的運動物體三維測量方法，其特征在于：所述步驟S5中，正弦條紋的絕對相位Φ^r(x,y)和余弦條紋的絕對相位Φ^b(x,y)的計算公式如下：

Φ^r(x,y)＝φ^r(x,y)+2πk(x,y)

Φ^b(x,y)＝φ^b(x,y)+2πk(x,y)

其中：k(x,y)表示條紋級次，其通過相位展開方法確定。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于彩色條紋投影的運動物體三維測量方法，其特征在于：所述步驟S6中，正弦條紋的絕對相位Φ^r(x,y)和余弦條紋的絕對相位Φ^b(x,y)的平均相位Φ(x,y)的計算公式為：

Φ(x,y)＝[Φ^r(x,y)+Φ^b(x,y)]/2。