[發明專利]一種解決基于結構光的微小物體測量陰影問題的測量方法

有效

• 申請號: 202210003863.9
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114295076B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 伏燕軍;桂程;鐘匯凱;周鵬許;鐘聲
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 深圳市智旭鼎浩知識產權代理事務所(普通合伙) 44746
• 代理人: 周超

本發明公開了一種解決基于結構光的微小物體測量陰影問題的測量方法，首先使用兩臺標定好的裝有遠心鏡頭的投影儀分別將藍色單色條紋和紅色單色條紋同時從左右兩個方向投射到被測物體上；接著用彩色相機來捕獲帶有被測物體信息的疊加紅、藍條紋，并對采集到的圖片進行三通道分離，獲得紅色通道與藍色通道的信息；然后對分離出來的紅、藍通道信息通過相移法與多頻外差法獲得它們的三維點云數據，生成一個掩膜篩選需要的信息，最后將獲得的紅、藍通道兩個點云融合從而解決微小物體測量中的固有陰影問題。本發明利用紅藍兩個通道同時測量的方法能夠解決三維微小物體測量時難以規避的陰影問題，在高精度、高動態三維微小物體測量領域具有巨大的價值。

技術領域

本發明涉及一種光學三維測量系統陰影解決方法，屬于光電檢測技術領域，具體涉及一種解決基于結構光的微小物體測量陰影問題的測量方法。

背景技術

基于結構光系統的三維重建方法日益成熟，相較于傳統的基于影像的攝影測量或多視幾何的方法，它更加簡單快速、可靠性高，在高新技術產業(如微電子芯片產業，消費電子連接器產業，光電半導體產業，產業電路板產業，小型醫用器材，珠寶切割產業等)、城市建筑建模、小型文物重建中得到了廣泛的應用。針對結構光投影測量技術中微小物體的精密測量、復雜形貌的測量陰影與測量死角的問題上，本發明在傳統的單目視覺測量系統的基礎上，通過增加輔助光源的方法擴展成像范圍，建立了新型的雙投影結構光系統，解決了傳統結構光測量系統所面臨的陰影問題?；诂F有的單投影儀與單相機的基礎上再增加一個投影儀來解決陰影問題，一臺投影儀投射單色藍條紋，另外一臺投影儀投射單色紅條紋。兩臺投影儀同時投射條紋到物體上，收集到圖片之后分離三通道進行點云融合，解決以三角法為基礎的系統光學結構其自身的遮擋和陰影問題。

發明內容

本發明的目的在于提出一種解決基于結構光的微小物體測量陰影問題的測量方法，本發明利用紅藍兩個通道同時測量的方法能夠解決三維微小物體測量時難以規避的陰影問題，并且相較于傳統的雙投影儀系統，該方法具有更高的測量效率和測量速度，在高精度、高動態三維微小物體測量領域具有巨大的價值；

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：一種解決基于結構光的微小物體測量陰影問題的測量方法，該方法包括下列步驟：

步驟一、搭建系統：該系統包括計算機、兩個裝有遠心鏡頭的DLP投影儀、裝有遠心鏡頭的CCD彩色相機、參考平面和支架，DLP投影儀和CCD彩色相分別通過數據線連接計算機，被測物體放在參考平面上，計算機內包含圖像采集卡、投影軟件和測量軟件，將裝有遠心鏡頭的CCD彩色相機固定在可以上下垂直移動的支架上，并且將兩個裝有遠心鏡頭的DLP投影儀置于被測物體兩側，之后并對整個系統進行標定；

步驟二、采集圖片與分離信息：兩個DLP投影儀同時分別投射紅色橫條紋與藍色橫條紋到被測物體上，然后利用CCD彩色相機采集圖片；將采集到的圖片進行紅綠藍三通道分離，可以得到三個通道的物體信息，保留紅、藍兩通道的信息，舍棄綠通道的信息；

步驟三、獲取點云：對步驟二得到的紅、藍通道信息通過相移法與多頻外差法獲得它們的三維點云數據；

步驟四、點云融合：對步驟三得到的紅、藍通道三維點云進行融合，通過檢索分離出來的紅通道圖片的灰度值，標記灰度值大于或等于255的像素將其設為0，其他區域設為1，生成掩膜，利用該掩膜對得到的紅、藍通道三維點云進行處理，保留無陰影的完好區域，兩個點云融合，得到一個無陰影的三維物體點云輪廓，從而得到被測物體完整的三維形貌。

一種解決基于結構光的微小物體測量陰影問題的測量方法，包括以下步驟：

步驟一、搭建系統：該系統包括計算機、兩個裝有遠心鏡頭的DLP投影儀、裝有遠心鏡頭的CCD彩色相機、參考平面和支架，DLP投影儀和CCD彩色相分別通過數據線連接計算機，被測物體放在參考平面上，計算機內包含圖像采集卡、投影軟件和測量軟件，將裝有遠心鏡頭的CCD彩色相機固定在可以上下垂直移動的支架上，并且將兩個裝有遠心鏡頭的DLP投影儀置于被測物體兩側，之后并對整個系統進行標定；