[发明专利]一种面结构光测量系统中图像的编码与解码方法

说明书

本发明属于光学测量领域，并公开了一种面结构光测量系统中图像的编码与解码方法。该方法包括下列步骤：(a)对于面结构光测量系统，设定投影仪各个参数值，建立投影仪投影图像中每个点的卷绕相移坐标和相移的关系式，投影仪结合设定的参数值和上述关系式进行投影，以此实现图像的编码，并获得多个相移图像；(b)相机对相移图像进行拍摄获得多个拍摄图像，建立关系式计算获得拍摄图像中每点对应的卷绕相移和卷绕相位；(c)利用拍摄图像中每点的卷绕相移和卷绕相位获得每个点的像素坐标，以此实现图像的解码。通过本发明，显著降低相移误差向相位反演误差的传播，提高面结构光测量系统提高相移解码精度从而提高三维测量精度。

技术领域

本发明属于光学测量领域，更具体地，涉及一种面结构光测量系统中图像的编码与解码方法。

背景技术

对于相位测量轮廓仪的研究，文献“Zhang,X.,Li,C.,Zhang,Q.,and Tu,D,OpticsLaser Technology,108,69-80”研究了相位测量轮廓术，文献“Li,C.,Zhang,X.,and Tu,D,Optical Engineering,57(3),034103”研究了相位测量偏差仪等。光学计量方法在现代制造业中发挥着越来越重要的作用。其中，移相技术是一项非常关键的技术，它是连接被测对象和传感器信息的桥梁。相位反演精度作为误差传播的基础，直接影响着系统的测量精度。传统的相位编码方法，如“Zhang,X.,Zhu,L.,Tu,D.,Fan,L,Chinese Journalof Lasers,39(11),1108009-6”，一般通过增加相移步长、时间相位展开或傅立叶相位展开技术来减小相位检索误差。这些方法对减小相位检索误差的效果不明显，因为光强误差只被一层抑制器抑制到相位恢复误差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面结构光测量系统中图像的编码与解码方法，其通过构建卷绕相移坐标和相移的表达式对图像进行设定，以此实现投影仪对投影图像的编码，然后通过对相机拍摄图像构建的卷绕相移坐标和相移的表达式，对拍摄图像进行解码，以此实现图像的解码过程，提高面结构光测量系统提高相移解码精度从而提高三维测量精度。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种面结构光测量系统中图像的编码与解码方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)对于面结构光测量系统，设定投影仪各个参数值，该参数值包括相移图像的数量、平均亮度和幅值，以及卷绕相移图像的数量和幅值，建立投影仪投影图像中每个点的卷绕相移坐标关于卷绕相移图像的幅值、数量和坐标的关系式(一)，以及每个点的相移关于相移图像的数量、平均亮度和幅值的关系式(二)，投影仪结合设定的参数值和关系式(一)和(二)进行投影，以此实现图像的编码，并获得多个相移图像；

(b)相机对所述相移图像进行拍摄，以此获得多个拍摄图像，利用所述相移图像的相移建立所述拍摄图像中卷绕相移坐标和卷绕相位的关系式(三)和(四)，根据该关系式(三)和(四)计算获得所述拍摄图像中每点对应的卷绕相移和卷绕相位；

(c)根据步骤(b)中获得的拍摄图像中每点的卷绕相移和卷绕相位获得每个点的像素坐标，以此实现图像的解码。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述关系式(一)优选按照下列表达式进行：

其中，I_n'(x,y)是点(x,y)对应的卷绕相移坐标，B'(x,y)是点(x,y)对应的卷绕相移图像的幅值，φ'(x,y)是点(x,y)的卷绕相位，n'是卷绕相移图像的数量，n'＝1,2,...,N'，N'是相移图像的总数量，x是点(x,y)的横坐标，y是点(x,y)的纵坐标。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述关系式(二)优选按照下列表达式进行：