[發(fā)明專利]三維重建量化結構光相位圖像編碼方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110338000.2
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113345039B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設計）人: 熊召龍;賴作鎂;葛雨辰;李順枝
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: G06T9/20
• 分類號: G06T9/20;G06T7/80;G06T17/00
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

1.一種三維重建量化結構光相位圖像編碼方法，其特征在于包括如下步驟：

結構光量化相位編碼規(guī)范設計、量化相位及正弦條紋投影、相機標定及變形條紋采集、量化相位及絕對相位解碼以及完整三維模型生成五個過程；

結構光量化相位編碼規(guī)范設計模塊形成碼字可自我校驗的量化相位編碼及其規(guī)范，通過確定量化相位編碼等級，計算碼元各個編碼等級對應的灰度值，設計寬度固定的自我校驗編碼碼字和量化相位編碼序列，編碼碼字的局部重復串聯(lián)，形成用于結構光投影的量化相位編碼及其規(guī)范；

量化相位及正弦條紋投影模塊根據(jù)量化相位編碼及其規(guī)范，利用結構光量化相位條紋和多步相移條紋的投影，經過被測物體表面形成變形條紋；

相機標定及變形條紋采集模塊利用標定的結構光采集相機采集量化相位變形條紋，用相標定機采集多步相移變形條紋，對標定物條紋上特征點進行相位編碼，獲取量化相位和多步相移調制數(shù)據(jù)和物體表面的三維信息；

量化相位及絕對相位解碼模塊根據(jù)采集到的量化變形條紋計算碼元的連通域，進而確定每個連通域的相位編碼主方向，根據(jù)各自的主方向對應的碼字橫截線確定多組候選碼字，利用設計的量化相位編碼規(guī)范對多組候選碼字進行自我校驗，校驗通過碼字經加權投票形成最終的碼字，確定碼字級次，利用多步相移變形條紋進行同步截斷相位解碼，恢復多步相移絕對相位，基于連通域多方向的量化相位碼字解碼算法，求解截斷相位查詢所屬對應的碼字級次，確定每個量化相位所屬碼字和多步相移投影條紋的所屬相位級次，求得展開的絕對相位；

完整三維目標模型生成模塊利用標定的相機和結構光設備，根據(jù)展開的絕對相位和高度對應關系，形成被測面型每像素點的三維坐標，最終生成完整的三維點云模型。

2.如權利要求1所述的三維重建量化結構光相位圖像編碼方法，其特征在于：量化相位及絕對相位解碼模塊計算采集到的量化變形條紋碼元的連通域，進而確定每個連通域的主方向，根據(jù)各自的主方向對應的碼字橫截線確定多組候選碼字，利用設計的量化相位編碼規(guī)范，多組候選碼字進行自我校驗，校驗通過的碼字經加權投票形成最終的碼字，確定碼字級次，利用多步相移變形條紋同步對截斷相位進行求解，截斷相位查詢所屬對應的碼字級次，求得展開的絕對相位。

3.如權利要求1所述的三維重建量化結構光相位圖像編碼方法，其特征在于：結構光量化相位編碼規(guī)范設計模塊利用M個碼字組合成碼字寬度為W的M級量化的碼元，第m級碼元直接用其索引號m表示。

4.如權利要求1所述的三維重建量化結構光相位圖像編碼方法，其特征在于：自我校驗量化相位碼元利用碼字l₁、l₂、l₃、l…、l_M碼字形成可自我校驗的量化相位條紋編碼1及其結構光量化相位編碼規(guī)范，進而對應形成多步相移條紋編碼2，量化相位編碼取M等級，對應的第m級碼元灰度值l_m為：

5.如權利要求1所述的三維重建量化結構光相位圖像編碼方法，其特征在于：碼元組成的碼字CS_i分別為：

CS₁＝'123' CS₂＝'231' CS₃＝'312' CS_i＝'m_xm_ym_z' … CS₅₆＝'512'

完整的碼字序列CS為：

CS＝'12312514314516316532132534134536152154354156352356136512'

其中，i＝1,2,…,56。