[发明专利]一种基于误差扩散抖动算法的三维成像方法

说明书

本发明涉及一种基于误差扩散抖动算法的三维成像方法，包括以下步骤：获取误差扩散抖动算法中的阈值：所述阈值根据像素周围矩阵内灰度平均值和误差补偿参数得到；将待测像素点原灰度值与误差扩散过程中引入的量化误差相加，依次计算全图每个像素点临时灰度值，将所述临时灰度值与a中所述阈值进行比较，当临时灰度值大于所述阈值时，像素输出为255，反之，像素输出为0；根据所述输出像素进行离焦得到三维成像。本发明通过阈值优化方式来进行三维结构光成像的优化，以有效提高散焦光栅的正弦性，减小成像误差。

技术领域

本发明涉及一种成像方法，尤其涉及一种基于误差扩散抖动算法的三维成像方法。

背景技术

结构光相移法因具有非接触式、处理快速和精度高的特点，在三维形貌测量领域占有重要的地位。包括三步、四步和N步相移法在内的各种相移法用于物体的三维重构，相移法投影的条纹数目越多精确度越高。

在实际的结构光三维测量过程中，可以通过离焦二元编码技术使得二值图像近似模拟正弦条纹，解决非线性效应对三维测量的影响。离焦二元编码只有0和1两个值，不需要进行非线性标定和校正，降低了对检测设备的要求。

抖动算法在离焦结构光三维测量中具有良好的表现，抖动算法处理后的二值图案，经过离焦操作，可以得到高质量的正弦条纹。常见的抖动算法包括随机抖动、有序抖动和误差扩散抖动等，这些方法存在的缺陷如下：

(1)商用数字投影仪非线性影响正弦条纹的正弦性，对实验测量结果造成干扰；

(2)离焦二元编码结构光受到高次谐波的影响，条纹正弦性较差；

(3)抖动算法存在量化误差，容易导致图像细节的丢失；

传统误差扩散抖动算法中，阈值通常取127，这导致量化误差在图像处理过程中不断累积，影响条纹正弦性。

发明内容

本发明为了解决传统误差扩散抖动算法中，阈值的取值导致量化误差在图像处理过程中不断累积，影响条纹正弦性的问题，提供了一种通过阈值优化方式来进行三维结构光成像的优化。

本发明所采取的技术方案为：一种基于误差扩散抖动算法的三维成像方法，包括以下步骤

a获取误差扩散抖动算法中的阈值：图案每个像素阈值根据像素周围3×3矩阵内灰度平均值和误差补偿参数得到；

b将待测像素点原灰度值与误差扩散过程中引入的量化误差相加，依次计算全图每个像素点临时灰度值，将该新灰度值与a中所述阈值进行比较，当临时灰度值大于所述阈值时，像素输出为255，反之，像素输出为0；

c根据所述输出像素进行离焦得到三维成像。

2、根据权利要求1所述的三维成像方法，其特征在于：所述误差补偿参数通过以下方法获得

a1在[a,b]区间内引入若干的误差补偿参数，根据步骤a获取若干误差补偿参数所对应的阈值；

a2根据所述阈值得到不同的抖动条纹图案；

a3对所述抖动条纹图案进行高斯滤波，模拟实验时的投影仪离焦功能得到高斯滤波后的条纹图案；

a4将所述高斯滤波后的条纹图案与抖动算法处理前标准正弦图案进行均方根误差计算；

a5比较均方根误差大小，均方根误差最小时所对应的误差补偿参数为所求误差补偿参数。

3、根据权利要求2所述的三维成像方法，其特征在于：(1)所述步骤a1中所述区间[a,b]为区间[0,100]，以间隔m为单位引入若干第一误差补偿参数，经步骤a2、a3、a4、a5获得均方根误差最小时的第一误差补偿参数γ₁；