[发明专利]线段编码的结构光深度获取方法

权利要求书

1.一种线段编码的结构光深度获取方法，包括：

(1)设计单帧线段编码的单帧调制模板P：

(1a)设计基于线段网格模板I₁；

(1b)设计基于图形码字模板I₂：即先设计出模板的M阵列和码字图形，再将M阵列中的每个码字由原先设定的对应的码字图形替代，生成图形码字模板I₂；

(1c)将线段网格模板I₁和图形码字模板I₂进行叠加构成单帧调制模板P：

P＝I₁+I₂；

(2)将投影仪T与摄像机V竖直放置，并使两者光轴平行，用投影仪T将单帧调制模板P投影到目标物体O上，再用摄像机V对该目标物体进行拍摄，获得经过目标物体O调制后的变形图像I；

(3)将变形图像I传输至计算机C，通过计算机C从变形图像I中分离得到线段网格图I′₁以及码字图I′₂；

(4)对分离出的线段网格图I′₁进行线提取，得到相对准确的线段网格图II；

(5)对分离得到的码字图I′₂进行解码，得到解码的水平与竖直线段交点处的码字来得到线段间的匹配关系；

(6)根据线面相交原理，利用(5)的线段间匹配关系，计算待测物体的深度信息值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(6)中计算待测物体的深度信息值，按如下步骤进行：

(6a)取线段网格图I′₁上任意一个网格交点p；

(6b)以摄像机坐标系为参考坐标系，摄像机光心坐标为(0,0,0)，将投影仪光心在摄像机坐标系下的坐标记为(x_o,y_o,1)；

(6c)将图像中的交点p在摄像机坐标系下的坐标记为(x_c,y_c,1)，将交点p在模板中的匹配点在摄像机坐标系下的坐标记为(x_p,y_p,1)；

(6d)将经过投影仪光心(x_o,y_o,1)和匹配点(x_p,y_p,1)的竖直平面的法向量记为(A,B,C)，并通过下式计算(x_c,y_c,1)和(x_p,y_p,1)的匹配点深度值D：

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1b)设计模板的M阵列，按如下步骤进行：

(1b1)模板使用4个码元，设计其本征多项式h(x)：

h(x)＝2x⁶+2x⁵+x⁴+3x³+2x²+2x+1，

其中x为自变量；

(1b2)由码元数量为4，本征多项式最高次幂为6，按照下式可生成包含4095个码字的伪随机序列：

a_i+6＝(2*a_i+5+a_i+4+3*a_i+3+2*a_i+2+2*a_i+1+a_i)mod(k)，

其中a_i表示伪随机序列值，i＝0,1，...4089，k表示码元个数；

(1b3)由码字个数为4095，按照下式得到M阵列的大小为65×63；

其中n表示码字个数，k1、k2分别表示解码窗口的长和宽，n1、n2分别表示M阵列的长、宽；

(1b4)将得到伪随机序列按照M阵列对角线方向，由左到右，由上到下的规律依次填入M阵列中，即得到模板的M阵列。

4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1b)中设计模板码字图形，是通过图形主轴与基线之间的角度确定，即由水平、竖直、左倾45°以及右倾45°的矩形图构成码字图形。