[发明专利]基于指数条纹和三角波条纹投影的三维测量方法

说明书

本发明公开了一种基于指数条纹和三角条纹投影的三维测量方法，其步骤包括：1、投影指数条纹并求出包裹相位；2、投影三角条纹并求出强度调制比；3、结合步骤1和步骤2所求结果得到指数条纹解包裹相位；4、根据相位‑高度公式求出物体高度。本发明能提高三维表面测量的精度和速度，从而为动态物体测量和实时三维重建提供高效方法。

技术领域

本发明涉及视觉三维重建测量技术领域，具体涉及一种基于指数条纹和三角波条纹投影的三维测量方法。

背景技术

数字条纹投影技术(DFP)是一种常用的三维表面测量方法。DFP系统由投影仪和照相机和计算机组成，相机通过采集投影仪投射在物体表面的变形条纹，并通过傅里叶变换和相移等条纹分析技术获得展开相位。

随着工业技术的快速发展，对三维重建的速度和精度越来越重视，快速和精确求取展开相位是高效地三维重建的基础，相移法具有快速的三维测量的能力且对图像强度噪声鲁棒性较好，因此具有十分广泛的应用。条纹的质量对重建精度有很大影响，其中投影仪的非线性误差是测量误差的主要来源。常用的修正方法有：被动相位误差补偿、主动相位误差补偿。被动相位误差补偿容易受环境光照、仪器参数、被测物体反射率影响；主动相位误差补偿需要更多的条纹图像，降低了测量速度。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足之处，提出一种基于指数条纹和三角条纹投影的相位展开方法，以期能提高三维表面测量的精度和速度，从而为动态物体测量和实时三维重建提供高效方法。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于指数条纹和三角条纹投影的三维测量方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、利用投影仪将初始相位的指数条纹按照π/2为移动步长，依次投影到被测物体上，从而在所述被测物体上形成四幅被调制的指数条纹图；

步骤2、利用相机采集四幅被调制的指数条纹图的强度，分别记为I₁,I₂,I₃,I₄；

步骤3、利用式(1)得到第一幅被调制的指数条纹图上在像素点坐标为(x,y)处的包裹相位

式(1)中，I₁(x,y)为第一幅指数条纹图在像素点坐标为(x,y)处的强度值，I₂(x,y)为第二幅指数条纹图在像素点坐标为(x,y)处的强度值，I₃(x,y)为第三幅指数条纹图在像素点坐标为(x,y)处的强度值，I₄(x,y)为第四幅指数条纹图在像素点坐标为(x,y)处的强度值；

步骤4、利用投影仪将初始相位三角条纹按照按照π为移动步长，依次投影到被测物体上，从而在所述被测物体上形成两幅被调制的三角条纹图；

步骤5、利用相机采集两幅被调制的三角条纹图的强度，分别记为I₅,I₆；

步骤6、利用式(4)得到两幅被调制的三角条纹图在像素点坐标为(x,y)处的强度调制比r₀(x,y)：

式(4)中，I₅(x,y)为第一幅三角条纹图在在像素点坐标为(x,y)处的强度值，I₆(x,y)为第二幅三角条纹图在在像素点坐标为(x,y)处的强度值；I_max(x,y)为三角条纹在像素点坐标为(x,y)处的最大强度，I_min(x,y)为三角条纹在像素点坐标为(x,y)处的最小强度；

步骤7、利用式(5)得到强度调制比r₀(x,y)的强度调制比展开r(x,y)：