[发明专利]一种彩色结构光三维测量方法、装置、设备及存储介质

权利要求书

1.一种彩色结构光三维测量方法，其特征在于，包括：

采用正弦相移编码法、分段阶梯相位编码法、格雷码三种时间编码方法编码四幅彩色条纹图案；其中，采用格雷码编码四幅彩色条纹图案，具体包括：在第一幅和第三幅彩色条纹图案的绿色通道内进行相应的二值编码；在第二幅和第四幅彩色条纹图案的绿色通道内进行格雷码取反的二值编码；

通过DLP投影仪依次聚焦投影所述四幅彩色条纹图案于参考平面和被测物体上；

通过彩色CCD相机获取所述参考平面上未被调制的第一组条纹图案及所述被测物体高度调制变形后的第二组条纹图案，对获取的两组所述条纹图案均进行颜色耦合及非线性误差校正；

对各所述条纹图案进行通道分离，利用四步相移法分别获取两组所述条纹图案中正弦相移条纹的包裹相位，以及阶梯相位编码条纹的包裹相位并量化求解对应的阶梯条纹级次；

分别对两组所述条纹图案中绿色通道的格雷码条纹进行解码，获取所述阶梯条纹级次对应的分段阶梯相位级次；

根据获取的所述分段阶梯相位级次，得到连续条纹级次；

根据得到的所述连续条纹级次，辅助获取的两组所述条纹图案中正弦相移条纹的包裹相位进行解包裹运算，分别获得两组所述条纹图案中正弦相移条纹的绝对相位；

根据获得的两组所述绝对相位之间的差值，得到所述被测物体的连续相位差值；

根据所述被测物体的连续相位差值，利用三角法求解所述被测物体表面每一点的高度信息。

2.根据权利要求1所述的彩色结构光三维测量方法，其特征在于，采用正弦相移编码法编码四幅彩色条纹图案，具体包括：

将四幅灰度正弦相移编码分别嵌入四幅彩色条纹图案的红色通道内，相移步距为π/2，形成四步相移的正弦相移条纹。

3.根据权利要求2所述的彩色结构光三维测量方法，其特征在于，采用分段阶梯相位编码法编码四幅彩色条纹图案，具体包括：

分别对四幅彩色条纹图案的蓝色通道进行灰度级的编码，以生成阶梯相位相移图案；

将所述阶梯相位相移图案依次往编码方向移动π/2，形成四步相移的阶梯相位编码条纹；其中，所述阶梯相位编码条纹采用分段式阶梯相位编码，相邻两个分段阶梯的编码方向相反。

4.根据权利要求3所述的彩色结构光三维测量方法，其特征在于，利用四步相移法分别获取两组所述条纹图案中正弦相移条纹的包裹相位，以及阶梯相位编码条纹的包裹相位，具体包括：

利用四步相移法分别获取两组所述条纹图案中红色通道的正弦相移条纹的包裹相位；

利用四步相移法分别获取两组所述条纹图案中蓝色通道的阶梯相位编码条纹的包裹相位。

5.一种彩色结构光三维测量装置，其特征在于，包括：

图案编码模块，用于采用正弦相移编码法、分段阶梯相位编码法、格雷码三种时间编码方法编码四幅彩色条纹图案；其中，采用格雷码编码四幅彩色条纹图案，具体包括：在第一幅和第三幅彩色条纹图案的绿色通道内进行相应的二值编码；在第二幅和第四幅彩色条纹图案的绿色通道内进行格雷码取反的二值编码；

图案投影模块，用于通过DLP投影仪依次聚焦投影所述四幅彩色条纹图案于参考平面和被测物体上；

图案获取模块，用于通过彩色CCD相机获取所述参考平面上未被调制的第一组条纹图案及所述被测物体高度调制变形后的第二组条纹图案，对获取的两组所述条纹图案均进行颜色耦合及非线性误差校正；

图案解码模块，用于对各所述条纹图案进行通道分离，利用四步相移法分别获取两组所述条纹图案中正弦相移条纹的包裹相位，以及阶梯相位编码条纹的包裹相位并量化求解对应的阶梯条纹级次；分别对两组所述条纹图案中绿色通道的格雷码条纹进行解码，获取所述阶梯条纹级次对应的分段阶梯相位级次；根据获取的所述分段阶梯相位级次，得到连续条纹级次；根据得到的所述连续条纹级次，辅助获取的两组所述条纹图案中正弦相移条纹的包裹相位进行解包裹运算，分别获得两组所述条纹图案中正弦相移条纹的绝对相位；根据获得的两组所述绝对相位之间的差值，得到所述被测物体的连续相位差值；

高度求解模块，用于根据所述被测物体的连续相位差值，利用三角法求解所述被测物体表面每一点的高度信息。