[发明专利]五步相序黑白数字光栅编码方法

说明书

本发明公开了一种五步相序黑白数字光栅编码方法，该方法包括以下步骤：投影五幅黑白数字光栅、进行投影仪和相机标定、采集实物图像、获得相位信息和重建三维形貌。相比于传统的黑白数字光栅投影，该方法只需要投影五幅黑白数字光栅，每幅光栅中包含五个不同的函数表达式，利用每幅光栅的每个周期的函数表达式不同，按照一定的顺序进行排列。五幅光栅的每个周期的特定排列可直接对应相位信息中的周期顺序。在保证数字光栅三维测量本身的精度和优点的条件下，该方法可以投影更少的光栅。由于只需要投影五幅黑白数字光栅，该方法有效的提高了数字光栅三维测量的速度，可以快速、高效的获取相位信息，可应用于快速三维测量领域。

技术领域

本发明涉及在光学三维形貌测量、重建、结构光技术。本发明涉及一种黑白数字光栅编码方法，更进一步，涉及一种基于五步相序黑白数字光栅编码方法。

背景技术

随着科学技术和工业生产的迅猛发展，许多应用都是在一个三维环境中实现的，所以必须可靠的收集目标物体的三维形貌信息。同时，在收集物体三维信息的过程中，如何以更快的速度、更高的精度获取目标物体的三维形貌信息成为三维重建领域研究的热门问题。

结构光三维重建技术通常需要对待检测目标物体投射多幅黑白数字光栅图像，相机采集相应数量的图像，根据采集图案中的特征信息确定对应关系，利用三角测量原理，计算出目标物体的深度信息。

存在的问题：在结构光三维重建技术中，能否准确的从采集的图像中提取相位信息，直接关系到三维重建的精度。而其中投影到目标物体表面的黑白数字光栅图像的数量又直接决定了三维重建的速度和时效。在实际的应用中可以发现，传统的结构光三维重建技术由于需要投影多幅黑白数字光栅图像，导致采集的图像过多，进而导致需要处理与计算的图像增多，影响了结构光三维重建的快速性与时效性。进而使结构光三维重建技术应用的领域受到限制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种五步相序黑白数字光栅编码方法。该方法能够使基于面结构光的三维重建过程中，投影更少的黑白数字光栅图像，进而减少需要处理与计算的图像。采用更少的黑白数字光栅图像来获取足够的目标物体三维形貌信息，同时保障三维测量与重建过程中的精度与速度。本发明的一种五步相序黑白数字光栅编码方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：生成一组条纹光栅图像，分别记为投影图像1、投影图像2、投影图像3、投影图像4和投影图像5，其中每一幅投影图像在不同周期的函数表达式不同，其表达式通过公式(1)至(5)和表1中编码顺序确定，其中，表1为前12个周期的编码顺序：

w₂＝A-Bsin(φ) (2)

w₃＝A+Bsin(φ) (3)