[發(fā)明專利]基于格雷碼濾波器的異常點(diǎn)糾正方法、存儲(chǔ)介質(zhì)和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110319934.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN112967205A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃煜;田乃魯;趙順順;谷孝東;曹葵康;劉明星;其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州天準(zhǔn)科技股份有限公司;蘇州天準(zhǔn)軟件有限公司
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 上海華誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31300
• 代理人: 徐穎聰

本發(fā)明提供了一種基于格雷碼濾波器的異常點(diǎn)糾正方法、存儲(chǔ)介質(zhì)和系統(tǒng)，本申請(qǐng)的方案使用了一個(gè)自定義的格雷碼濾波器，針對(duì)采集的格雷碼二值化圖像，通過濾波器濾除黑條紋里的白色異常點(diǎn)和白條紋里的黑色異常點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)大部分格雷碼解碼異常點(diǎn)的濾除，從而把重建點(diǎn)云的雜散點(diǎn)或異常點(diǎn)糾正回來，提高了三維測(cè)量的準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種基于格雷碼濾波器的異常點(diǎn)糾正方法、存儲(chǔ)介質(zhì)和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

基于相移結(jié)合格雷碼的結(jié)構(gòu)光三維重建方法，是目前應(yīng)用較為廣泛的物體表面三維形貌測(cè)量方法，其實(shí)驗(yàn)裝置如附圖1所示，一般由一個(gè)投影儀和一個(gè)或兩個(gè)相機(jī)組成。相移結(jié)合格雷碼的結(jié)構(gòu)光三維重建方法，具體包括相移法包裹相位提取技術(shù)、格雷碼解包裹相位技術(shù)和相位-高度恢復(fù)重建技術(shù)。

首先是相移法包裹相位提取技術(shù)。相移法通過投影儀向被測(cè)物體投影的正弦條紋圖案，通過求解多幅正弦條紋圖像來獲得相位主值的方法。相移法一般要求投影條紋為正弦或余弦條紋，經(jīng)過物體表面調(diào)制后變形條紋的灰度值函數(shù)如下式所示：

I_n(x，y)＝A(x，y)+B(x，y)cos[φ(x，y)+2πn/N]…………………(1)；

式中，A(x,y)代表背景光強(qiáng)，B(x,y)代表正弦投影條紋對(duì)物體表面的光照調(diào)制強(qiáng)度，φ(x,y)代表被物體表面高度調(diào)制的相位信息，n＝0,1,..,N表示N步相移中的第n次相移步數(shù)。求解出上式中的φ(x,y)即可通過恢復(fù)出物體表面的高度信息。由于上式中包含3個(gè)未知數(shù)，因此至少要通過三步相移才能求解出相位調(diào)制信息φ(x,y)，一般相移步數(shù)N的取值為3～5。對(duì)于滿周期的N步相移法，上式中的三個(gè)未知數(shù)的相位求解公式如下：

通過相移法能夠求解出包裹相位圖，四步相移求解的包裹相位圖如附圖2所示。

其次是格雷碼相位解包裹技術(shù)。格雷碼是一序列二進(jìn)制條紋圖案，相移結(jié)合格雷碼的結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量方法中，一般投射的7位格雷碼圖案序列如附圖3所示。格雷碼方法是通過投射二進(jìn)制黑白條紋圖案，對(duì)物體待測(cè)表面進(jìn)行編碼，來唯一標(biāo)識(shí)包裹相位的各個(gè)區(qū)間相位，從而對(duì)包裹相位圖進(jìn)行展開，得到絕對(duì)相位圖。格雷碼解碼和包裹相位區(qū)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如附圖4所示。通過格雷碼對(duì)包裹相位區(qū)間進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)之后，就可以進(jìn)行相位展開。包裹相位展開過程如附圖5所示。

最后是相位-高度恢復(fù)重建技術(shù)。相位-高度恢復(fù)重建技術(shù)有很多種實(shí)現(xiàn)方法，一般有雙目立體視覺重建方法和單目參考平面重建方法。

在相移結(jié)合格雷碼的結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量方法中，格雷碼的碼值能夠唯一標(biāo)識(shí)包裹相位區(qū)間，從而能夠?qū)崿F(xiàn)相位展開。但是在實(shí)際應(yīng)用中，格雷碼解碼會(huì)產(chǎn)生很多解碼異常點(diǎn)，使得相位展開過程出現(xiàn)很多錯(cuò)誤，在重建后的點(diǎn)云上表現(xiàn)出很多雜散點(diǎn)。

首先對(duì)于格雷碼黑白條紋邊緣的解碼異常點(diǎn)，已經(jīng)有過很多研究，也產(chǎn)生了很多有效的解決方法，例如互補(bǔ)格雷碼和位移格雷碼等。但是對(duì)于表面反射率變化復(fù)雜的物體，環(huán)境光照變化時(shí)，在格雷碼條紋中間部分也會(huì)產(chǎn)生很多解碼異常點(diǎn)，目前這方面的研究較少，沒有較好的解決方法。在格雷碼二值圖像上，因?yàn)槲矬w復(fù)雜表面(例如PCB電路板)導(dǎo)致的格雷碼解碼異常點(diǎn)如附圖6所示，白條紋中的黑點(diǎn)和黑條紋中的白點(diǎn)都屬于解碼異常點(diǎn)。

綜上，由于格雷碼解碼錯(cuò)誤，相移結(jié)合格雷碼三維重建方法會(huì)產(chǎn)生很多點(diǎn)云異常點(diǎn)。目前有許多方法能夠解決格雷碼黑白條紋邊緣產(chǎn)生的解碼異常點(diǎn)，例如互補(bǔ)格雷碼、位移格雷碼等方法。但是由于環(huán)境光照、物體表面反射率變化等原因，格雷碼條紋中間部分也會(huì)產(chǎn)生較多解碼異常點(diǎn)，這種情況目前沒有較好的方法進(jìn)行解決。亟需一種解決全局解碼異常點(diǎn)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于格雷碼濾波器的異常點(diǎn)糾正方法、存儲(chǔ)介質(zhì)和系統(tǒng)，其能解決上述問題。