[发明专利]一种应用于明暗反差大场景的高精度三维重建方法

权利要求书

1.一种应用于明暗反差大场景的高精度三维重建方法，本发明所述的三维重建方法可应用到如下的硬件系统中：

用于投射光信号的光源投射装置，光源投射装置的分辨率为L_R×L_C；

用于精度控制、图像采集和数据处理的计算机；

用于采集图像的彩色摄像机，图像分辨率为C_R×C_C，相机个数为1-2个；

用于放置所述的光源投射装置和所述的彩色摄像机的扫描平台；

所述的高精度三维重建方法，其特征是，其操作步骤如下：

步骤1：选取合适的λ₁、λ₂、λ₃三种波长的正弦或者余弦函数光栅，所述的三种波长的光栅的用途是，经过所述光学投影装置转化为亮度信息后，可以向物体投射相移光栅。λ₁、λ₂、λ₃的数值不同，为了表述方便，本发明暂且假设λ₁＞λ₂＞λ₃，如果相移光栅为竖向排列，则三种波长应满足的关系如下式所示：

λ₁≥L_R λ₁＝Mλ₂ λ₂＝Nλ₃(M和N为整数)        公式(1)

如果相移光栅为横向排列，则三种波长应满足的关系如下：

λ₁≥L_c λ₁＝Mλ₂ λ₂＝Nλ₃(M和N为整数)        公式(2)

步骤2：利用所述的光源投射装置，向物体分别投射波长为λ₁、λ₂、λ₃的相移光栅，投射顺序无需限定，即投射顺序可以是λ₁-λ₂-λ₃、λ₁-λ₃-λ₂、λ₂-λ₁-λ₃、λ₂-λ₃-λ₁、λ₃-λ₁-λ₂或者λ₃-λ₂-λ₁六种方式中的任何一种，相移的步数应大于3步，最好为4-8步；

步骤3：采集每幅相移图像，并计算图像上每个点(x，y)在λ₁、λ₂、λ₃三种波长情况下的相位θ₁(x，y)、θ₂(x，y)、θ₃(x，y)；

步骤4：对于在λ₃波长相移光栅中的每个点(x，y)，利用其原始相位θ₃(x，y)，按如下公式计算其全局相位θ_3-G(x，y)；

θ3-G(x,y)=θ3(x,y)+2π×(int)(θ1(x,y)2π)×λ1λ2×λ2λ3+(int)(θ2(x,y)2π)×λ2λ3]]>公式(3)

其中：

θ₃(x，y)：为波长为λ₃的情况下，(x，y)点的原始相位；

为波长为λ₃的情况下，(x，y)点的全局相位；

θ₁(x，y)：为波长为λ₁的情况下，(x，y)点的原始相位；

θ₂(x，y)：为波长为λ₂的情况下，(x，y)点的原始相位；

步骤5：将步骤4中所得到的每个点的全局相位信息θ_3-G(x，y)，利用已有的成熟的相位测量方法，计算每个点的三维坐标信息，进而获得被测场景的全部的三维坐标信息，三维重建方法结束。