[发明专利]一种基于四步相移编码型面结构光的三维重建方法

权利要求书

1.一种基于四步相移编码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：生成四步相移编码的结构光图案，其表达式如下：

在上述4式中，为像素点(x,y)的光强，p代表投影仪，n＝1,2,3,4为对应的编码步数；A为生成光栅的平均光强系数，B为生成光栅的光强幅值调制系数；φ(x,y)为点(x,y)的所编码的绝对相位信息，α(x,y)为点(x,y)的所编码的相移信息；其中α(x,y)按如下方式编码：

上式中N为生成光栅设定的条纹周期总数，k(x,y)为点(x,y)的级数，范围为[1，N]；

步骤2：将生成的四幅面结构光图案输入投影仪，通过投影仪将四幅图案依次投射到被测物体上，同时相机同步采集该四幅因为物体表面调制而发生变形的结构光图案；四幅被采集图像的光强可以表示为：

在上述四式中，为被采集图像像素点(x,y)的光强，c代表相机；A′为采集光栅的平均光强系数，B′为采集光栅的光强幅值调制系数；

步骤3：基于步骤2中相机采集得到的四幅图像，按照下式分别提取被采集图像中包含的相位信息与相移信息：

其中为包裹相位信息；

步骤4：基于步骤3中获得的包裹相位信息与相移信息α(x,y)，求解得到被捕捉图像中包含的绝对相位信息；通过相移信息α(x,y)首先求解得到条纹周期对应的条纹级数：

其中Round函数为四舍五入取整函数；然后依据上式求得的条纹级数，可以解得绝对相位信息：

步骤5：通过绝对相位信息与预先标定的投影仪-相机系统的相位-三维坐标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所述的一种基于四步相移编码型面结构光的三维重建方法，其特征在于，所述步骤1进一步包括：

步骤1中点(x,y)的所编码的绝对相位信息φ(x,y)在竖直条纹光栅中表示为：φ(x,y)＝2πx/h，在水平条纹光栅中表示为：φ(x,y)＝2πy/h，其中h为一个周期条纹的节距；点(x,y)的所编码的级数信息k(x,y)在竖直条纹光栅中表示为：k(x,y)＝int(x/h)，在水平条纹光栅中表示为：k(x,y)＝int(y/h)，其中int为向上取整函数。