[发明专利]相位偏移校准方法、3D形状检测的方法、系统及投影系统

权利要求书

1.一种对目标的3D形状进行检测的方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤S1，将至少两个不同方向的具有图案的结构光投射到目标上，沿所述至少两个不同方向获取被目标反射后形成的结构光图案，并计算沿所述至少两个不同方向的结构光图案在目标上的所需像素处的相位包裹值；

步骤S2，对沿所述至少两个不同方向获取的结构光图案进行分析，针对结构光图案的灰度值得到至少两个不同方向的第一方向的具有无效相位包裹值的像素位置；

步骤S3，利用具有无效相位包裹值的像素沿作为补偿方向的第二方向的有效相位包裹值对该第一方向的无效相位包裹值进行校准处理，以补偿相位偏移，从而将该无效相位包裹值补偿为经补偿的无效相位包裹值；

步骤S4，将所需像素处沿所述第一方向的有效相位包裹值和经补偿的无效相位包裹值合并成一组合并的相位包裹值，以计算目标上的所需像素处的深度值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中得到所述至少两个不同方向的第一方向的具有无效相位包裹值的像素位置的步骤为：分析沿所述第一方向获取的每个像素的灰度值和/或亮度值，如果某个像素的灰度值或亮度值大于预先给定的第一阈值或小于预先给定的第二阈值，则判定该像素处的沿第一方向的相位包裹值为无效相位包裹值。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中的所述校准处理包括以下步骤：

步骤S301，利用相位偏移校准表获得具有沿第一方向的无效相位包裹值的像素位置的第一方向的相位偏移值和作为补偿方向的第二方向的相位偏移值；

步骤S302，根据所述相位偏移值和沿第二方向的有效相位包裹值计算与沿第一方向的无效相位包裹值相对应的补偿相位包裹值；

步骤S303，利用所述补偿相位包裹值替换原来的无效相位包裹值，得到经补偿的无效相位包裹值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述相位偏移校准表的获取方法包括以下步骤：

步骤S401，根据在至少两个不同方向的每个方向上单独捕获的参考平面上的结构光图案，计算沿每个方向捕获的结构光图案的所需像素处的相位包裹值，其中所述结构光是沿所述至少两个不同方向投射到参考平面上并由参考平面反射的结构光；

步骤S402，根据所述相位包裹值计算沿所述至少两个不同方向的结构光图案在参考平面上的所述所需像素处的相位值；

步骤S403，计算每个像素沿每个方向的相位偏移值；和

步骤S404，将每个像素沿每个方向的相位偏移值作为校准值并记录，获得相位偏移校准表。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S302中，将所述相位偏移值和有效相位包裹值相加或相减，得到与无效相位包裹值相对应的补偿相位包裹值。

6.根据权利要求1-2和4-5中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述步骤S1之前，对执行该方法的、具有投影仪和照相机的投影系统进行网格拟合法光学校准的步骤，其包括以下步骤：

步骤S501，光学模拟将投影仪的预定网格图案投影到预定平面上；

步骤S502，根据投射网格图案的变形情况拟合投影畸变的光学参数；

步骤S503，根据拟合的光学畸变参数对投影仪发出的光进行调制，以使得所述投影仪发出的光为正投影。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述步骤S1之前，对执行该方法的、具有投影仪和照相机的投影系统进行网格拟合法光学校准的步骤，其包括以下步骤：

步骤S501，光学模拟将投影仪的预定网格图案投影到预定平面上；

步骤S502，根据投射网格图案的变形情况拟合投影畸变的光学参数；

步骤S503，根据拟合的光学畸变参数对投影仪发出的光进行调制，以使得所述投影仪发出的光为正投影。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述投影仪为两个并沿两个方向投射间隔的条纹光，调制后的投影仪发出的两个方向中的光的条带在同一相位周期内平行，且调制后的每个方向投影仪发出的光条带在同一平面上具有相同的宽度间隔。