[發明專利]一種目標三維信息測量方法和系統

在審

• 申請號: 202210947414.X
• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115307577A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 劉賓;趙霞;王韶格;潘晉孝;王黎明;蘇新彥;陳平;魏交統;吳泱序
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 王月松

本發明涉及一種目標三維信息測量方法和系統。本發明將獲取的復合條紋圖投影至目標待測物體上得到攜帶目標待測物體輪廓信息的復合條紋圖后，捕捉這一復合條紋圖至三顏色通道得到經目標待測物體調制的編碼圖像，接著，引入耦合系數基于編碼圖像得到修改強度后，利用光場傳輸矩陣和修改強度，在光場相機的成像模型下采用壓縮感知算法得到每一顏色通道的結構光場，然后，采用傅里葉分析法基于結構光場得到相位信息，基于相位信息確定角度方差，再基于角度方差確定光場深度，以得到深度圖，最后，對深度圖進行融合和三維坐標信息轉換，得到待測物體的三維測量信息，進而實現對目標待測物體的形狀和顏色測量，提高深度估計的魯棒性和精確度。

技術領域

本發明涉及光場信息測量技術領域，特別是涉及一種目標三維信息測量方法和系統。

背景技術

光場采集技術不僅可以捕獲傳統的二維圖像，還可以捕獲傳統相機無法獲取的場景深度信息。

目前的光場采集技術主要有相機陣列、積分成像技術和基于掩膜(mask)的光場采集技術三大類。相機陣列采用多個相機對同一個目標同時拍攝，但是其結構龐大、價格昂貴；積分成像是通過在傳感器前增加微透鏡陣列對光線再次分割成像實現不同方向視點圖像的采集，獲得光場。該方法采用單相機對光場信息進行捕獲，不可避免地需要犧牲空間分辨率來換取角度分辨率，即在傳感器分辨率一定的情況下，雖然能獲得多視角的圖像，卻降低了每幅圖像的空間分辨率；基于掩膜的光場采集是在相機鏡頭和傳感器之間加一層光學元件掩膜，實現對進入相機光圈的光線進行光學調制，之后通過線性或非線性算法進行光場的恢復，雖然避免了分辨率權衡問題，但是降低了成像系統的光吞吐量。以上三種光場成像方式均為被動式光場成像，在進行深度估計時，均存在魯棒性與精確度不高的問題。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種目標三維信息測量方法和系統。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種目標三維信息測量方法，包括：

獲取光場傳輸矩陣和復合條紋圖；所述復合條紋圖包括紅色層、綠色層和藍色層；所述紅色層、所述綠色層和所述藍色層均由不同條紋頻率的正弦條紋圖組成；

將所述復合條紋圖投影至目標待測物體上，得到攜帶目標待測物體輪廓信息的復合條紋圖；

捕捉攜帶目標待測物體輪廓信息的復合條紋圖至三顏色通道，得到經目標待測物體調制的編碼圖像；

引入耦合系數基于所述編碼圖像得到編碼圖像的修改強度；

利用所述光場傳輸矩陣和所述編碼圖像的修改強度，在光場相機的成像模型下采用壓縮感知算法得到每一顏色通道的結構光場；所述結構光場包括目標待測物體反射光線的空間信息和角度信息；

采用傅里葉分析法，基于所述結構光場得到相位信息；

根據所述相位信息確定角度方差；

基于所述角度方差確定光場深度；

基于所述光場深度構建待測物體的深度圖；

對所述深度圖進行融合和三維坐標信息轉換，得到待測物體的三維測量信息；所述三維測量信息包括三維坐標信息和三維顏色信息。

優選地，采用三頻率選擇法確定所述復合條紋圖中每一顏色通道的投影條紋數量。

優選地，所述編碼圖像的修改強度為d′_i(m,n)：

d′_i(m,n)＝d_i(m,n)-∑c_ijd_i(m,n)