[发明专利]一种降低摄像机多路径效应影响的相位融合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高物体三维测量精度的方法，尤其涉及一种降低摄像机多路径效应影响的相位融合方法。 

背景技术

相位测量轮廓术是主动式结构光测量中的一种，广泛使用在各个领域中，并以其快速性和高精度著称。相位测量系统主要包括一台投影仪、一台摄像机和一个计算单元（如计算机），其工作原理为：投影仪投射正弦编码的图片到被扫描物体表面，然后摄像机捕获被扫描物体表面反射的光信息，最后通过计算单元运算，就可以得到被扫描物体表面精确的三维信息。 

在摄像机捕获光信息的过程中，由于摄像机的采样过程是一个积分过程，而摄像机的每个积分单元总有一定的尺寸，使得摄像机内部积分单元的尺寸不可能无限小，所以当每个积分单元将光信号转换为电信号时，每个像素点将自然而然的包含其邻域内其他像素点的光信息。这就是摄像机的多路径效应，该效应会使得三维测量结果具有一定的误差，从而降低系统的三维测量精度。 

文献（XiangZhou,Xian-YuSu.Effectofthemodulationtransferfunctionofadigitalimage-acquisitiondeviceonphase-measuringprofilometry[J].APPLIEDOPTICS,1994,33（35）:8210-8215.）提出一种调制传递函数（ModulationTransferFunction,MTF）来描述摄像机的多路径效应，并分析由调制传递函数引起的系统误差。通过仿真和实验证明：相位测量轮廓术不能被当作点到点的处理方法；由多路径效应引入的误差与物体的表面、投射图片的载波频率和摄像机的调制传递函数函数有关。最后得出结论：为了得到精确地三维重建结果必须正确配置扫描装置的位置，但实际应用中，如何正确配置扫描装置的位置以及能够达 到什么样的效果，都还没有具体解决方案和效果证据。所以，利用调制传递函数解决摄像机的多路径效应问题还无法有效应用。 

综上，传统的相位测量轮廓术对于摄像机的多路径效应是不可避免的，尤其是在物体表面的高对比度区域（即纹理存在较大反差的区域）会产生很大的三维测量误差。 

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种降低摄像机多路径效应影响的相位融合方法。 

本发明通过以下技术方案来实现上述目的： 

一种降低摄像机多路径效应影响的相位融合方法，包括以下步骤： 

（1）搭建三维测量系统，将标靶置于摄像头能够捕捉的范围和投影机能够投影的范围；如果三维测量系统已校准并已有摄像机的参数矩阵M_wc和投影仪的参数矩阵Mw_p，则进入步骤（2），如果三维测量系统未校准，则先调整投影仪的焦距，再调整摄像头的焦距、光圈大小以及曝光时间的参数，然后对三维测量系统进行校准，求得摄像机的参数矩阵Mwc和投影仪的参数矩阵Mw_p，之后再进入步骤（2）； 

（2）对标靶分别进行沿X方向和沿Y方向的扫描并计算得到两组相位值，其中沿X方向的相位值为φx，沿Y方向的相位值为φ_y； 

（3）利用如下公式（1）将X方向的相位值转换到Y方向，转换后的相位为φx_y：