[发明专利]一种彩色结构光图像编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种彩色结构光图像编码方法，属于计算机图像处理技术领域。

背景技术

在非接触三维测量技术中，视觉三维测量技术是获取物体三维信息的一种有效手段，它无需接触被测物体表面，是以三维视觉传感器所得到的图形图像为基础来恢复物体的三维形状，具有速度快、效率高、自动化程度高、造价低等特点。目前，视觉三维测量技术的主要发展方向包括有结构光、立体图像、莫尔法、全息法、激光雷达等方法，其中结构光法具有成本低、分辨率高和速度快等优点，被公认为是实用性最强的光学非接触三维测量技术，受到重视并得到广泛应用。

在结构光方法中，相比投射点、线光束的结构光扫描法，结构光编码方法向物体投射编码图案，大大提高了测量速度并解决了扫描法图案混淆等问题，因此，该方法在三维重构、工业测量等领域有着广泛的应用前景。随着处理彩色图像的彩色传感器和硬件价格变得更容易接受，彩色图像处理技术应用也日益广泛。彩色结构光编码方法是一种空间编码方式，它用一幅结构光编码图像就可以覆盖整个空间而得到空间中所有的特征信息，减少了分时编码方法中的时间复杂性。彩色结构光编码方法具有实时性强、特征信息丰富、解析度高等优点，被广泛应用于自动加工、高速在线检测、质量控制、CAD/CAM、汽车制造实物仿形、服装加工、鞋模等领域，是反向工程和计算机视觉中的重要组成部分。

对于结构光的编码方法来说，已经有多种方法能够实现，如二进制编码、格雷编码、基于随机序列的彩色编码、直接彩色编码等等。在以往的研究中，彩色结构光编码方法多用于空间编码和直接编码，而且大多数都能用于动态物体的测量，但由于受到CCD摄像机的颜色保真度及分辨率的影响，很容易受到CCD摄像机的影响而无法得到理想的效果和精度，不容易找到清晰的、无二义性的对应，对三维物体的测量精度不高，很难用于精确物体的测量。近期提出的几种彩色结构光编码方法中，测量的精度已有所提高，但是也存在由于运用的颜色一般多于三种，出现颜色混淆不易识别的问题，而且通常采样密度和分辨率都不高。对于彩色结构光编码技术来说，目前尚不能消除摄像机硬件设备的更换对系统的影响。彩色结构光的编码方法和解码技术在结构光的数据获取中起着至关重要的作用而影响着系统的测量精度、速度和可靠性。本发明中提出了一种具有拓扑结构和内部结构相关性的彩色结构光编码方法。

发明内容

为了更好地解决结构光技术中特征信息的识别和特征信息之间的匹配问题，提高特征信息的识别正确率，强化匹配结果，本发明提出一种彩色结构光图像编码方法。

一种彩色结构光图像编码方法，其特征在于，其所需条件和实现步骤如下：

所需条件：如图1所示，在本发明中共使用八种颜色块对结构光编码图像进行编码，其中：第一个颜色块为红色，其RGB值分别为255，0，0，用1标记此颜色；第二个颜色块为绿色，其RGB值分别为0，255，0，用2标记此颜色；第三个颜色块为蓝色，其RGB值分别为0，0，255，用3标记此颜色；第四个颜色块为黑色，其RGB值分别为0，0，0，用4标记此颜色；第五个颜色块为青色，其RGB值分别为0，255，255，用5标记此颜色；第六个颜色块为品红色，其RGB值分别为255，0，255，用6标记此颜色；第七个颜色块为黄色，其RGB值分别为255，255，0，用7标记此颜色；第八个颜色块为白色，其RGB值分别为255，255，255，用8标记此颜色。

实现步骤：

步骤1、将所述的八种颜色块分为两组，一组是由1、2、3、5、6、7六种颜色块组成，称为彩色元组；另一组是由4、8两种颜色块组成，称为黑白元组。

步骤2、使用黑白元组中的元素组成两种类型的3×3方形区域，称为微区域；这两种类型的微区域均由黑色、白色交替排列形成。在第一种类型中，3×3方形区域的(1，1)、(1，3)、(2，2)、(3，1)、(3，3)块为白色，其余块为黑色，称为白微区域，如图2所示；在第二种类型中，每一块的颜色都与第一种类型中相同位置块的颜色相反，称为黑微区域，如图3所示。

步骤3、根据彩色元组中六种彩色颜色块的灰度值的不同将彩色元组划分为两组，一组是由1、3、6三种彩色颜色元素组成，称为高值彩色元组，另一组是由2、5、7三种颜色元素所组成，称为低值彩色元组。