[发明专利]基于正弦和二进制条纹投影的快速三维测量方法

权利要求书

1.基于正弦和二进制条纹投影的快速三维测量方法，其特征在于：

利用计算机生成三幅正弦相移条纹图I₁、I₂、I₃和一幅二进制条纹图I₄，其光学表达式分别为：

I₁(x,y)＝I'(x,y)+I”(x,y)cos(2πTx) (1)

I₂(x,y)＝I'(x,y)+I”(x,y)cos(2πTx+2π/3) (2)

I₃(x,y)＝I'(x,y)+I”(x,y)cos(2πTx+4π/3) (3)

I₄(x,y)＝I'(x,y)+I”(x,y)sgn[cos(πTx)] (4)

公式(1)、(2)、(3)和(4)中，I₁(x,y)、I₂(x,y)、I₃(x,y)和I₄(x,y)依次为条纹图I₁、I₂、I₃和I₄的光强，其中，I'(x,y)为图像直流分量，I”(x,y)为振幅，T为条纹图所包含的周期数；

使用投影仪将生成的四幅条纹图投影到待测物表面，使用摄像机拍摄投影到物体的四幅条纹图；根据三幅正弦相移条纹图求得包裹相位、一幅二进制条纹图求得条纹级次，然后进行相位解包裹获得用于三维重建的绝对相位。

2.如权利要求1所述基于正弦和二进制条纹投影的快速三维测量方法，其特征在于，绝对相位求解方法，投影到物体的四幅条纹图和的光强分布如下：

其中，α(x,y)为被测物表面反射率，β₁(x,y)为被物体反射的环境光，β₂(x,y)为直接进入摄像机的环境光。

3.如权利要求2所述基于正弦和二进制条纹投影的快速三维测量方法，其特征在于，绝对相位求解方法，包裹相位和条纹级次的求解方法分别如下所示：

使用公式(9)求解出摄像机采集到的三幅正弦相移条纹图所包含的包裹相位φ(x,y)；

进一步，利用摄像机采集到的一幅二进制条纹图先对其做图像滤波预处理，接下来使用公式(10)对预处理后的图像做二值化处理得到然后使用公式(11)对其进行连通区域标记得到初始标记值K(x,y)，接着使用公式(12)利用比较赋值运算将初始标记值K(x,y)处理后得到K₁(x,y)，最后使用公式(13)、(14)对K₁(x,y)做相移编码加倍操作，就可以得到所有像素点的条纹级次K₃(x,y)；

K₁(x,y)＝F[K(x,y)] (12)

其中，F[K(x,y)]表示，如果K(x,y)＝0且K(x,y-1)≠0，则赋值K(x,y)＝K(x,y-1)，

K₂(x,y)＝shift[K₁(x,y),p] (13)

K₃(x,y)＝K₁(x,y)+K₂(x,y) (14)

其中，shift[K(x,y),p]表示将K(x,y)整体向左移动p个像素，p为一个条纹周期的像素数目。

4.如权利要求3所述基于正弦和二进制条纹投影的快速三维测量方法，其特征在于，绝对相位求解方法，获得去包裹后绝对相位Φ(x,y)的方法如下式所示：

Φ(x,y)＝φ(x,y)+2π×K₃(x,y) (15)

其中，Φ(x,y)为φ(x,y)去包裹后的绝对相位。