[发明专利]一种相移轮廓术三维测量方法、系统、设备及其存储介质

说明书

本发明属于三维位置测量领域，具体涉及一种相移轮廓术三维测量方法、系统、设备及其存储介质，方法步骤包括：产生目标图像；获取目标图像；根据目标图像得到彩色条纹图；对彩色条纹图进行校正操作，以得到校正条纹图；根据校正条纹图得到相位信息；根据相位信息得到三维形貌信息。本发明具有可以解决光源不稳定和环境光的变化导致的物体的相位误差问题；能够满足多种工业领域的需求以及降低三维检测经济成本；在相移轮廓术系统中基于彩色编码条纹的相位误差校正方法简单，并具有很高的鲁棒性，灵活性和精度。

技术领域

本发明属于三维位置测量领域，具体涉及一种相移轮廓术三维测量方法、系统、设备及其存储介质。

背景技术

在现有的三维物体面形测量领域中，基于相移轮廓术(Phase ShiftingProfilometry,PSP)的三维物体测量技术在各个领域已被广泛应用，例如，工业检测，人脸检测，医疗整形等，由于其低成本，高精度，高可靠和非接触性成为三维物体测量技术中最具商业化和最有效的方法之一。相移方法作为提取物体相位主要的方法之一，但其应用条件是假设光源强度恒定不变，每帧相移条纹图的背景光和对比度都相同。然而，在实际复杂的应用场景中不能满足这种理想的条件，例如：(1)在物体的运动和快速三维测量中，如果相机的曝光时间接近于或小于投影仪的刷新时间，这种情况下相位误差将会发生。(2)室外对物体进行三维测量时，在物体相移的过程中，环境光的变化也通常会导致相位误差。以上两种情况违背了相移轮廓术的假设条件进而将导致物体的相位和高度误差，最终降低目标在线三维测量的精度。进而，如何消除投影仪光源波动或背景光变化引起的相位误差已成为目前主要研究的问题之一。

现有的技术方案主要包括：1.基于参考面强度信息补偿由于投影仪光源的变化导致的相位误差方法；2.基于查表法实现由于投影仪光源的变化导致的相位误差的校正方法。其中，基于参考面强度信息补偿由于投影仪光源的变化导致的相位误差方法需要在被测物体旁边固定一个平面白板，投影仪光源的变化将导致变形条纹图的对比度发生变化，利用参考面强度变化率校正变形条纹图中被测物体区域的强度信息，最终对相位误差进行补偿，这种方法需要一个平面白板被固定在被测物体一侧，平面区域必须包含在捕获的变形条纹图中，这限制了该方法的灵活性，另外，该方法需要假设平面区域的强度变化率与变形条纹的强度变化率相等，这种假设降低了该方法的应用性。此外，在基于查表法实现由于投影仪光源的变化导致的相位误差的校正方法中，首先需要求取参考平面的理想相位，建立条纹图上的每个像素点相位与相位误差的对应关系表；然后，对物体进行三维测量时，通过查找表中像素点的相位误差对测量相位进行补偿，这种方法是对条纹图上的每个像素点建立相位与相位误差的对应关系表以此实现对物体测量时的相位补偿。由于查表法对相位误差的补偿精度与建立表的大小有关，建立的表越大，则对误差的补偿精度越高，但是耗时也越长。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种相移轮廓术三维测量方法、系统、设备及其存储介质。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种相移轮廓术三维测量方法，包括：

产生目标图像；

获取所述目标图像；

根据所述目标图像得到彩色条纹图；

对所述彩色条纹图进行校正操作，以得到校正条纹图；

根据所述校正条纹图得到相位信息；

根据所述相位信息得到三维形貌信息。

在本发明的一个实施例中，所述目标图像包括R通道图和B通道图。

在本发明的一个实施例中，获取所述目标图像，包括：

对所述目标图像进行编码，以得到具有π相移差的目标条纹图像；

对所述具有π相移差的目标条纹图像进行N步相移产生彩色条纹图。