[发明专利]一种基于多视角的高精度实时三维彩色测量系统及其方法

权利要求书

1.一种基于多视角的高精度实时三维彩色测量系统，其特征在于包括四台黑白相机、一台彩色相机、一台投影仪、一台计算机，其中四台黑白相机对称于投影仪的中轴线，并且投影仪一侧各放置两个黑白相机，彩色相机设置在任意一侧并位于黑白相机的外侧，所有相机通过数据线与计算机连接，通过触发线与投影仪连接；所述的投影仪投影出三步相移条纹并同时产生与投影速率相同的触发信号，触发信号通过触发线传送给四台黑白相机和彩色相机，所有相机在触发信号的驱动下同步拍摄由投影仪投出经过被测物体调制的相移图像，拍摄到的相移图像通过数据线传给计算机，由计算机对拍摄到的相移图像进行绝对相位展开求得绝对相位得到初步的三维数据，然后通过初步的三维数据重新寻找对应点并亚像素化从而实现高精度三维测量，最后通过高精度的三维坐标点映射到彩色相机上完成彩色纹理映射。

2.一种基于多视角的高精度实时三维彩色测量方法，其特征在于步骤如下：

步骤一，投影仪、相机位置优化及测量系统标定，即由四台黑白相机、一台彩色相机、一台投影仪、一台计算机组成测量系统，投影仪投影条纹图案并产生触发信号，触发信号通过信号线传输给四台黑白相机与彩色相机，所有相机在触发信号的驱动下同步拍摄由投影仪投出经过被测物体调制的相移图像，拍摄到的相移图像通过数据线传给计算机；对投影仪、相机位置优化后，利用标定算法将整个测量系统标定到统一世界坐标系下，得到五个相机与投影仪在一个世界坐标系下的标定参数，并将这些参数转化为二维到三维，三维到二维的映射参数；

步骤二，利用步骤一中标定好的测量系统拍摄图像并进行包裹相位解算、深度约束、第一次极线约束以及第一次相位一致检验；

步骤三，对步骤二中剩下的二维或三维候选点依次进行第二次极线约束、第二次相位一致检验、第三次极线约束、第三次相位一致检验，以及四个相机的权重相位之和确定第一个相机上任一点的绝对相位；

步骤四，根据绝对相位计算出第一个相机C1上的点在第四个相机C4上的对应点并对这些对应点进行亚像素化；

步骤五，根据第一个相机C1上的点以及其亚像素对应点计算出空间三维点，完成三维数据获取，具体如下：对于第一个相机C1上任意一点在得到其高精度对应点坐标后，通过下式

Z C 1 C 4 = M Z C 1 C 4 + N Z C 1 C 4 C Z C 1 C 4 x C 4 + 1 ]]>

X C 1 C 4 = E X C 1 C 4 Z C 1 C 4 + F X C 1 C 4 ]]>

Y C 1 C 4 = E Y C 1 C 4 Z C 1 C 4 + F Y C 1 C 4 ]]>

计算得到高精度三维坐标以及为步骤一中得到的第一个相机C1与第四个相机C4之间的二维到三维的映射参数；

步骤六，根据已经得到的三维数据求解出第一个相机C1在彩色相机C5上的对应点获取对应点的彩色纹理，完成三维数据真彩色显示，即对于第一个相机C1上的任意一点通过下式

( x C 5 , y C 5 ) = A C 5 R T C 5 ( X C 1 C 4 , Y C 1 C 4 , Z C 1 C 4 ) T ]]>

从而求得其在彩色相机C5上的对应点与为步骤一中的标定参数矩阵，将处的彩色信息映射到上便能完成三维数据真彩色显示。