[发明专利]基于点扩散函数工程的三维轮廓测量方法和系统

说明书

本发明涉及一种基于点扩散函数工程的三维轮廓测量方法和系统，基于点扩散函数工程的三维轮廓测量系统包括投影单元、相位调制单元、旋转单元、探测单元及图像重构单元；投影单元用于将发射光调制成周期分布的投影光并将投影光投射于待测物表面；相位调制单元用于接收待测物的反射光并将反射光调制成单螺旋光；旋转单元用于将单螺旋光旋转180度；探测单元用于将旋转前的单螺旋光转换成第一图像数据及将旋转180度后的单螺旋光转换成第二图像数据；图像重构单元与探测单元电连接，用于对第一图像数据及第二图像数据进行处理，以重构待测物的三维轮廓。

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，特别涉及一种基于点扩散函数工程的三维轮廓测量方法和系统。

背景技术

结构光投影三维测量方法作为物体三维测量的有效技术手段，在人体建模、医学诊断、工业生产检测等领域发挥着重要的作用。在传统的多焦点结构光投影三维测量系统中，需要将周期性的点阵投影到被测物体表面并使用多个探测器对被测物体进行多个不同角度的图像采集，通过对物体表面的每个投影点的三维坐标进行计算来获得被测物体轮廓的三维信息。整个数据处理流程包括相机标定、图像获取、特征提取、图像匹配和三维重建等，整个三维测量系统硬件成本较高、数据处理流程较繁琐。

发明内容

基于此，有必要针对现有的三维测量系统硬件成本较高、数据处理流程较繁琐的问题，提供一种基于点扩散函数工程的三维轮廓测量方法和系统。

一种基于点扩散函数工程的三维轮廓测量方法，包括：

将发射光调制成周期分布的投影光并将所述投影光投射于待测物表面；

接收所述待测物的反射光并将所述反射光调制成单螺旋光；

将所述单螺旋光旋转180度；

将旋转前的单螺旋光转换成第一图像数据及将旋转180度后的单螺旋光转换成第二图像数据；

对所述第一图像数据及所述第二图像数据进行处理，以重构所述待测物的三维轮廓。

上述的基于点扩散函数工程的三维轮廓测量方法，包括将发射光调制成周期分布的投影光并将所述投影光投射于待测物表面，接收所述待测物的反射光并将所述反射光调制成单螺旋光，将所述单螺旋光旋转180度，将旋转前的单螺旋光转换成第一图像数据及将旋转180度后的单螺旋光转换成第二图像数据，对所述第一图像数据及所述第二图像数据进行处理，以重构所述待测物的三维轮廓。通过在待测物上投影周期分布的点阵，从而可以在接收光路一次性获得高密度的三维点云数据，提高了测量速度，还将待测物的反射光调制成单螺旋光，简化了图像数据的处理流程，结构简单。

在其中一个实施例中，所述对所述第一图像数据及所述第二图像数据进行处理包括：

将所述第一图像数据及所述第二图像数据的像素灰度值进行叠加，得到第三图像数据；

对所述第三图像数据进行降噪处理，并截取出所述第三图像中的每对单螺旋点，以构成多个亚区域图像堆栈，其中，每个亚区域包括一对单螺旋点及其周围的像素；

对所述多个亚区域进行并行处理；

计算每对单螺旋点的两个单螺旋点之间的中心坐标和旋转角度；

根据所述旋转角度计算每对单螺旋点对应的投影点的物面深度；

根据每对单螺旋点的两个单螺旋点之间的中心坐标及每对单螺旋点对应的投影点的物面深度重构所述待测物的三维轮廓。

在其中一个实施例中，所述将发射光调制成周期分布的投影光并将所述投影光投射于待测物表面包括：

光源发射的光经第一透镜照射于靶标上；

所述靶标将发射光调制成周期分布的投影光；