[發(fā)明專利]一種基于多頻率相位融合的高反光表面三維重構(gòu)方法

在審

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• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN115638745A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李文杰;李團興;高興宇;檀正東;鄧仕超;黃揚
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學;深圳市艾貝特電子科技有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G06T7/529
• 代理公司: 桂林文必達專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 45134
• 代理人: 張學平

本發(fā)明涉及光學三維成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多頻率相位融合的高反光表面三維重構(gòu)方法，基于三頻外差時間相位展開技術(shù)，從高頻條紋組計算展開相位，并基于隨機采樣一致性算法建立平面約束，找出因高反光引起的噪聲點，采用基于平面約束的離散點去除技術(shù)，分割出受高反光影響的相位點；同時，基于低頻條紋和高頻條紋對反射的敏感度不一樣，采用低頻率相位求解獲取離群點的相位；將各種頻率獲取的相位進行融合即可獲得完整的高反光表面相位圖，最后基于標定參數(shù)實現(xiàn)高反光表面的三維重構(gòu)，不必提前尋找曝光區(qū)域，解決三維重構(gòu)中高反光表面容易出現(xiàn)過曝區(qū)域的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學三維成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多頻率相位融合的高反光表面三維重構(gòu)方法。

背景技術(shù)

三維成像技術(shù)是對真實世界進行記錄和分析的重要手段，是計算成像與幾何測量領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容之一?；诿娼Y(jié)構(gòu)光的正弦光柵條紋投影輪廓術(shù)具有大視場、非接觸、高精度等優(yōu)勢，在日常消費和工業(yè)專業(yè)檢測領(lǐng)域都均有廣泛的應(yīng)用前景。然而，由于物體表面反射率的不一致性，在高反光表面容易出現(xiàn)過曝區(qū)域，導致該區(qū)域的條紋失去正弦性，無法實現(xiàn)高質(zhì)量的三維重構(gòu)。現(xiàn)有的技術(shù)包括以下幾種，但分別存在不同的技術(shù)問題：一、通過多次曝光建立高動態(tài)圖像，但是多次曝光要嚴格控制曝光時間，操作困難；二、先判斷高反光區(qū)域，再修正投影儀的條紋亮度分布，這顯然會影響投射和采集條紋環(huán)節(jié)的便捷性；三、在硬件系統(tǒng)中增加濾光片，這增加了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于多頻率相位融合的高反光表面三維重構(gòu)方法，改善了物體表面灰度飽和區(qū)域的三維重構(gòu)質(zhì)量，避免三維重構(gòu)中高反光表面容易出現(xiàn)過曝區(qū)域的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于多頻率相位融合的高反光表面三維重構(gòu)方法，包括下列步驟：

投影儀投影多組三頻外差的正弦條紋；

相機采集多組所述三頻外差的正弦條紋的條紋圖像；

基于相移法求解對每組所述條紋圖像的折疊相位，并基于三頻外差獲取展開相位；

基于RANSAC三維點平面擬合找出高頻組展開相位中的噪聲點；

在低頻組中計算所述噪聲點的展開相位，并根據(jù)頻率關(guān)系計算等效相位；

融合高頻組和低頻組的展開相位，并基于標定參數(shù)進行三維重構(gòu)。

其中，所述三頻外差的正弦條紋為豎條紋，投影條紋每一列內(nèi)像素的光強值都相同。

其中，折疊相位的計算過程具體為基于最小二乘法計算像素點的折疊相位。

其中，基于三頻外差獲取展開相位采用基于時間的相位展開方法，每點之間的計算相互獨立。

其中，所述噪聲點采用基于RANSAC三維點平面擬合從一組包含離群的被觀測數(shù)據(jù)中估算，判斷離群噪聲點的準則是看各點到平面的距離，大于閾值則為離群點。

其中，融合高頻組和低頻組的展開相位的過程中，以第1組高頻率的三頻外差為基礎(chǔ)，高反光區(qū)域采用低頻率的三頻外差計算等效相位，從而實現(xiàn)相位融合。

本發(fā)明提供了一種基于多頻率相位融合的高反光表面三維重構(gòu)方法，基于三頻外差時間相位展開技術(shù)，從高頻條紋組計算展開相位，并基于隨機采樣一致性(RANSAC)算法建立平面約束，找出因高反光引起的噪聲點，采用基于平面約束的離散點去除技術(shù)，分割出受高反光影響的相位點；同時，基于低頻條紋和高頻條紋對反射的敏感度不一樣，采用低頻率相位求解獲取離群點的相位；將各種頻率獲取的相位進行融合即可獲得完整的高反光表面相位圖，最后基于標定參數(shù)實現(xiàn)高反光表面的三維重構(gòu)，不必提前尋找曝光區(qū)域，解決三維重構(gòu)中高反光表面容易出現(xiàn)過曝區(qū)域的技術(shù)問題。

附圖說明