[发明专利]基于颜色分割的双条纹投影相位展开方法及装置

说明书

本发明公开了基于颜色分割的双条纹投影相位展开方法及装置，包括：设计投影条纹图和彩色条纹图；彩色条纹图投影到得到变形彩色图，投影条纹图投影得到变形条纹图；对变形彩色图进行颜色区域划分并得到对应的变形单色区域，根据变形单色区域的位置，将变形条纹图分割为分割条纹图；对于每个分割条纹图，分别获取包裹相位图并建立对应区域的查找表，根据绝对相位的计算公式，由包裹相位图和查找表恢复分割条纹图的绝对相位，从而恢复出待测物体的三维形貌。本发明提高基于条纹投影相位展开算法的测量范围和精度，使其能够在任意给定的投影机分辨率下，投影任意波长的条纹图都能够准确无误地进行相位展开，充分利用到投影机的分辨率。

技术领域

本发明涉及三维形貌测量技术领域，特别涉及基于颜色分割的双条纹投影相位展开方法及装置。

背景技术

三维测量方法主要分为接触式和非接触式两种，非接触式由于其方法简单、简捷、精度高等特点成为了研究的热点。而又以基于条纹投影的三维测量方法广泛应用于各种领域当中，基于条纹投影的三维测量方法是使用投影机投影一组或几组条纹图到待测物体上，然后通过相机拍摄待测物体上的变形条纹图，通过一系列的算法分析这些被调制后变形条纹图，最终恢复出待测物体的三维立体。

现有的条纹投影相位展开方法主要是基于多频外差原理的，它的相位展开过程主要依靠不同频率光栅图像的相位主值。基于外频外差原理的方法由于选择的条纹需为低频和高频条纹相结合，并且低频条纹展开必须在整个图像中只有一个条纹周期，低频条纹受噪声影响较大。基于频率选择的多条纹投影算法改进了基于外频外差原理的方法，这种方法通过分析建立起包裹相位和条纹阶数之间的特殊关系也能正确地恢复绝对相位，并且条纹选择的限制大大减小，但其无法满足投影图片的总像素必须是每个条纹所含像素数的整数倍。基于波长选择的多条纹投影算法，改进了基于频率选择的多条纹投影算法，使其设计的条纹能够充分利用到投影图片的所有像素。

基于波长选择的双条纹投影相位展开方法要求波长选择的参数都要满足投影机的分辨率在在特定的范围内，即要满足投影机的分辨率小于选定波长的乘积，R≤λ₁λ₂。如果超出限定的分辨率范围，在相位展开时就会出错，因此没有充分利用到投影机的分辨率。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供基于颜色分割的双条纹投影相位展开方法及装置，提高了条纹投影相位展开算法的测量范围和精度。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

第一方面，本发明提供了基于颜色分割的双条纹投影相位展开方法，包括：

选择两个条纹波长设计投影条纹图，由投影机分辨率和投影条纹图设计对应的彩色条纹图，彩色条纹图由至少两个颜色互不相同的颜色条相间排列组成；

将彩色条纹图投影到待测物体上，得到变形彩色图，将投影条纹图投影到待测物体上，得到变形条纹图；

对变形彩色图进行至少两次颜色区域划分并得到对应的变形单色区域，根据变形单色区域的位置，将变形条纹图分割为至少两个分割条纹图；

对于每个分割条纹图，分别获取包裹相位图并建立对应区域的查找表，根据绝对相位的计算公式，由包裹相位图和查找表恢复分割条纹图的绝对相位；

由所有分割条纹图的绝对相位恢复出待测物体的三维形貌。

进一步，所述由投影机分辨率和投影条纹图设计对应的彩色条纹图，彩色条纹图由至少两个颜色互不相同的颜色条相间排列组成包括：

彩色条纹图与投影条纹图的大小一致；

由设计公式设计彩色条纹图，设计公式如下：

r₂＝λ₁λ₂，