[发明专利]基于高频图案干涉的二进制光栅图像投影反光抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于高频图案干涉的二进制光栅图像投影反光抑制方法。生成用于反光抑制的多幅高频图案；生成用于三维形貌测量的二进制光栅，对二进制光栅进行取反操作生成反向二进制光栅；生成多幅相干二进制光栅；通过投影仪投影进而相机采集的多幅相干二进制光栅的投影图像作为输出图像，将所有输出图像按照一定方式进行合成处理，获得一幅反光抑制后的输出图像，即作为需投影的二进制光栅图像反光抑制后的结果。本发明对二进制光栅投影法三维测量中，由于反光所导致的错误测量结果进行有效消除，提高基于二进制光栅投影法的三维形貌测量精度。

技术领域

本发明涉及主动式三维形貌测量领域，主要涉及到基于二进制光栅投影法的逆向工程中，利用高频图案干涉对分布在被测物体表面的反光区域进行去除，尤其涉及一种基于高频图案干涉的二进制光栅图像投影反光抑制方法。

背景技术

二进制光栅投影法是一种结构光三维测量技术，具有测量速度快、测量精度高等优势，近年来已发展成为结构光三维测量的主要技术之一。

在二进制光栅投影法的实际应用中，需要对被测物体投影呈周期分布的光栅场，物体的形貌高度蕴含在光栅场的分布中。通过相机采集光栅场的分布，并通过二进制阈值分割进行解编码，获得物体的形貌高度信息。受到被测物体反射特性以及投影面光源分布特性的影响，光栅容易在被测物体表面形成高亮度的反光区域，干扰阈值分割结果，影响解编码精度，降低三维形貌测量精度，甚至造成三维形貌测量结果在反光区域出现空洞和缺失。

现有抑制二进制光栅投影法中反光区域的方法，主要从避免反光区域的产生和克服反光区域影响两方面展开。在避免反光区域产生的方面，冯维等人通过插值预测查找算法，求得最佳投影灰度值，降低光栅投影的强度，一定程度地避免反光现象的发生。在克服反光区域影响的方面，Budianto等人根据光栅投影的分布特性，通过图像修复的方式，对反光区域中缺失的光栅信息进行复原，克服反光区域对光栅投影和三维测量精度的影响。

上述现有方法存在的问题主要有：

其一，现有避免反光区域产生的方法，基于降低光栅投影的强度实现；在实际测量中，降低光栅投影的强度的同时会降低相机采集光栅场的质量，并增大背景光强的投影光栅场的干扰，导致三维测量精度的降低；此外，仅通过降低光栅投影的强度，难以抑制过于强烈的反光现象，且依赖于较为复杂的拟合算法确定光栅投影强度降低的程度，方法的效率和操作的便利性有待提高；

其二，现有克服反光区域影响的方法，由于其利用反光区域附近未受反光干扰的光栅信息作为依据，实现对反光区域中缺失光栅信息的估计和修复，由于估计结果不可避免地存在误差，所以在抑制反光的同时，图像修复过程可能破坏光栅场地分布，引入附加测量误差。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种基于高频图案干涉的二进制光栅图像投影反光抑制方法，通过高频图案干涉，生成干涉二进制光栅；通过投影干涉二进制光栅，将反光成分从输出图像中分离，从而实现反光抑制，有效地消除反光区域对二进制光栅场分布的影响，提高基于二进制光栅投影法三维形貌测量的精度。

如图2所示，本发明所采用的技术方案是：

步骤1)，生成用于反光抑制的多幅高频图案；

步骤2)，生成用于三维形貌测量的二进制光栅，二进制光栅是采用二进制0-1编码条纹编码构成的光栅，对二进制光栅进行取反操作生成反向二进制光栅，所述反向二进制光栅用于反光抑制；

步骤3)，生成多幅相干二进制光栅，相干二进制光栅是通过将高频图案中的编码值和二进制光栅/反向二进制光栅中的编码值进行干涉操作所得，所述相干二进制光栅用于反光抑制；