[发明专利]一种新型真实场景三维彩色数据的采集显示方法

说明书

本发明提供一种新型真实场景三维彩色数据的采集显示方法，利用高速离焦投影仪将条纹投影到被测物体表面，并对高速离焦投影仪投影图案进行离焦，其离焦投影图案为二值图案，高速彩色摄像机用于接收高速离焦投影仪的同步信号同时采集经过物体表面形貌调制后的变形条纹图像，并将采集到的数据传输给用于数据采集处理的电脑。电脑将摄像机拍摄到的图像进行处理，通过求解拍摄图像中条纹的相位，并对整个测量系统进行标定，得到摄像机上像素点与投影仪上像素点的对应关系，再通过解码算法，从而获得物体的颜色纹理和三维数据，并将这些颜色纹理和三维数据通过网络传输给显示仪器中的电脑。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别是涉及一种新型真实场景三维彩色数据的采集显示方法。

背景技术

目前，基于正弦条纹图投影的三维轮廓测量是获取物体三维表面的重要方法之一。它因为算法简单精度较高得到较快发展，并具有非扫描性和全场性能。但在空间孤立物体的测量过程中，相位展开时，条纹顺序是模糊的，从而导致空间孤立物体表面之间的深度差异不可分辨。所以空间孤立物体三维数据采集仍然存在困难。用激光三维扫描仪获得物体三维形貌和彩色表面纹理，然后采用计算机制作真彩色彩虹全息图，得到了较好的显示效果。但是由于激光三维扫描仪速度较慢，无法采集动态场景。

发明内容

本发明的实施例是这样实现的：

一种新型真实场景三维彩色数据的采集显示方法，其特征在于，包括如下步骤：

由高速离焦投影仪向被测物体投影条纹；

彩色摄像机对变形条纹进行捕捉，并对条纹进行编码；

经由计算获取编码数据，经空间光调制器调制后，由计算机解码获取进行三维重建，获得物体的全息图。

在本发明的一些实施例里，所述高速离焦投影仪与电脑相连，用电脑控制投影仪的光带宽差模延迟,从而向物体投射相应的二值条纹，摄像机配合投影仪进行快速拍照。

在本发明的一些实施例里，所述物体投影条纹的获取方法为：

利用高速离焦投影仪将条纹投影到被测物体表面，并对高速离焦投影仪投影图案进行离焦，其离焦投影图案为二值图案，利用高速彩色摄像机接收高速离焦投影仪的同步信号同时采集经过物体表面形貌调制后的变形条纹图像。

在本发明的一些实施例里，所述的变形条纹的编码方法为，用三个灰度级，0表示黑色，1表示灰色，2表示白色，对每个条带进行编码，对于填充了两个灰度级的条带在垂直方向上周期性地填充，条码按照伪随机序列排列。

在本发明的一些实施例里，所述的伪随机序列的属性包括：

具有给定长度的子序列在整个序列中只出现一次；

每个子序列中都没有重复的符号。

在本发明的一些实施例里，所述的编码过程采用2×2的像素单元，每个像素点用黑或白其中的一种颜色表示，可将该像素单元表示为黑、白和介于黑白之间的三种颜色，若4个像素点都是白色或黑色，则该单元显示为白色或黑色，若两白和两黑交叉排列，则该单元显示为介于黑白中间的灰度级。

在本发明的一些实施例里，所述解码方法为，通过求解拍摄图像中条纹的相位，并对整个测量系统进行标定，得到摄像机上像素点与投影仪上像素点的对应关系，再通过解码算法，从而获得物体的颜色纹理和三维数据。

在本发明的一些实施例里，所述的三维重建过程包括：

采用移向FTP计算解码图像数据的包裹相位；

检测相位差大于π的曲线；

以捕获的编码模式对对应曲线的强度进行归一化和量化；

恢复跳变曲线的符号，通过条纹子序列匹配到条纹的顺序，重建物体的三维坐标。