[发明专利]一种基于灰度直方图的自适应高动态范围三维测量方法

权利要求书

1.一种基于灰度直方图的自适应高动态范围三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：使用投影装置向被测物投影均匀白光，然后使用摄像机拍摄被测物获得图像I₀，同时记录拍摄图像I₀时所使用的曝光时间t₀；计算图像I₀的灰度直方图；

步骤二：在灰度直方图中定位出每个波峰，并在每个波峰的右侧寻找与该波峰相邻最近的波谷，并记录该波谷的横坐标；

步骤三：统计步骤二获得的波谷的个数m，将m作为曝光次数，用公式(1)所示方法计算每个波谷所需的最佳曝光时间，

$t_{opt}^i=\frac{2^B-1}{I_{0i}}{t}_0---\left(1\right)$

公式(1)中，为第i个波谷所需的最佳曝光时间(i＝1,2,3...m)；用I_0i为找到的第i个波谷的横坐标；B为摄像机单个像素用来存储光强时所使用的比特数；

步骤四：使用多曝光技术结合N步相移技术拍摄被测物，获得N*n幅相移光栅图像，然后将N*n幅相移光栅图像进行图像融合，获得融合后的N幅相移光栅图像；

步骤五：使用融合后的N幅相移光栅图像进行相位求解并重建被测物三维模型。

2.如权利要求1所述的基于灰度直方图的自适应高动态范围三维测量方法，其特征在于，所述步骤四中将生成的N幅相移光栅图像依次投影至被测物，在n个不同的曝光时间下，对每一幅被被测物表面轮廓调制过的相移光栅图像均进行拍摄，共采集N*n幅相移光栅图像；

所述生成的N幅相移光栅图像的光强分布如公式(2)所示，

I_n(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)cos[φ(x,y)+2πn/N] (2)

公式(2)中，n为相移引索值(n＝1,2,…N)，N为总共的相移次数,φ(x,y)为相位值，A(x,y)为平均光强，B(x,y)为相位调制度；

所述在进行图像融合时所需的模板图像，按公式(3)所示的方法生成，

$M_i(x,y)=\left\{\begin{array}{cc}1,& if{I}_{0(i-1)}\<I_0(x,y)\≤I_{0i}\\ 0,& otherwise\end{array}\right.---\left(3\right)$

公式(3)中，M_i(x,y)为第i幅模板图像，(x,y)为模板图像的像素坐标；

所述进行图像融合的融合方法如公式(4)所示，

$I^{\′}(x,y)=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{I}_{opt}^i(x,y)\×M_i(x,y)---\left(4\right)$

公式(4)中，I′为具有相同相移的融合后光栅图像，为在第i个曝光时间下拍摄得到的相移光栅图像。