[发明专利]一种高精度多波长三维测量方法

权利要求书

1.一种高精度多波长三维重建方法，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：对于分辨率为L_R×L_C的光源投射装置，选择n个波长进行正弦或者余弦光信号的投射，如果相移光栅的投射方向为纵向，则所选的波长中的第一个波长的长度λ₁＝L_R；如果相移光栅的投射方向为横向，则所选的波长中的第一个波长的长度为λ₁＝L_C；第二个波长的长度为第一个波长长度的1/2，即：λ₂＝λ₁/2，第三个波长的长度为第二个波长长度的1/2，即：λ₃＝λ₂/2，依次类推，直到第n个波长的长度λ_n落入最佳三维重建波长范围，即15≤λ_n≤30；

步骤2：对于每种波长的正弦波，投射超过3步的相移光栅(最好为3-8步)，通过相移光栅投射在物体上的亮度值，计算该点(x，y)的局部相位值φ(x，y)；

步骤3：计算第一个波长光信号所对应的全局相位Φ₁(x，y)，其值满足关系式：Φ₁(x，y)≡φ₁(x，y)，设置计数变量k，并设定其初始值k＝2；

步骤4：通过下式获得其全局相位Φ_k(x，y)：

Φ_k(x，y)＝2πm_k(x，y)+φ_k(x，y)                (1)

其中：mk(x,y)=Round(Φk-1(x,y)π-φk(x,y)2π)]]>

k执行加1的运算，如果k值小于n，则执行步骤4，否则执行步骤5；

步骤5：对于波长最短的正弦信号λ_n，利用其通过步骤4获得的最终全局相位Φ_n(x，y)和事先标定好的参数，利用下面公式获得图像中(x，y)点所对应的三维坐标(X，Y，Z)：

X=x×RxY=y×RyZ=Φn(x,y)×LΦn(x,y)+2πf0D---(2)]]>

其中：D为投影光源与摄像机之间的距离；

L为摄像机与参考平面的距离；

f₀为投影光源投射的正弦或者余弦信号波的频率；

R_x图像在X轴方向相邻像素点的距离值；

R_y图像在Y轴方向相邻像素点的距离值；

至此，本发明所设计的三维重建方法结束。