[发明专利]一种基于泰勒指数表达式型面结构光的三维重建方法

权利要求书

1.一种基于泰勒指数表达式型面结构光的三维重建方法，其特征在于，该方法主要包括以下步骤：

步骤1：根据多步相移与多频相位展开的方法，确定用于解包裹相位的频率p_m(m＝1,2,…,M)与相应的相移步数N，其中N≥3；

步骤2：生成对应于各个频率的待投射结构光图像，称单个频率对应的所有待投射结构光图像为一组待投射结构光图像，共M组待投射结构光图像；每组待投射结构光图像为包含有N步相移的条纹光栅，且具有泰勒指数型表达式形式：

其中n∈[1,N]，表示该组中第n幅图中(i,j)点处的灰度值大小；A为底数；指数部分为最高次为2次的泰勒级数，其自变量为带有相位与相移信息的cosine函数；指数中分别为cosine函数的0次、1次、2次项系数；为该组图像中对应的各点绝对相位；

步骤3：通过投影仪向被测物体投射该步骤2中生成的各组结构光图像，同时相机同步采集对应图像，每组待投射结构光图像对应的所有相机采集图像记为一组采集图像；

步骤4：基于对应包裹相位算法计算每组采集图像的包裹相位该组采集图像包裹相位解算如下:

同理，对其余各组采集图像分别运用此算法求解包裹相位，共得到M组对应于不同频率下的包裹相位解算结果；

步骤5：基于步骤1中确定的多频相位展开方法与步骤4中解算所得M组对应于不同频率下的包裹相位，计算绝对相位；

步骤6：通过相位信息与预先标定的投影仪-相机系统的三维坐标-相位关系计算物体表面点的三维坐标数据，完成待测物体三维重建。

2.如权利要求1所述的一种基于泰勒指数表达式型面结构光的三维重建方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括：

步骤2.1：选择合适的底数A与指数中三角函数项系数的值，选择合适的相位移步数N与解包裹相位所需的频率数M，且生成的该组待投射的结构光图像的灰度值I应满足0≤I≤255；

步骤2.2：根据所确定的该组光栅频率p_m生成具有均具有N步相移的竖直条纹光栅与水平条纹光栅，该组图像则包含N幅竖直条纹光栅与N幅水平条纹光栅，共2N幅图片；

步骤2.3：设定生成图像的高度与宽度分别为H、W，则对于该组图像中的竖直条纹光栅的各点绝对相位值为：对于该组图像中的水平条纹光栅的各点绝对相位值为