[发明专利]基于相位相关匹配的平移运动物体三维重建方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于相位相关匹配的平移运动物体三维重建方法和系统，方法包括：设计并投影均值偏移条纹图案，基于过采样相位相关方法进行区域亚像素配准，对齐物体在不同位置时的调制条纹图；补偿由相位引起的运动误差，实现三维重建。本发明不需要任何图案标记，不要求物体表面具有可识别的特征，能够实现完全自动的、无人工干预的准确三维重建。

技术领域

本发明涉及平移运动物体三维重建技术领域，尤其涉及一种基于相位相关匹配的平移运动物体三维重建方法和系统。

背景技术

数字条纹投影是一种利用主动视觉机制的高可靠性三维重建方法，傅立叶变换术和相移变换术是分析投影条纹的两种重要方法；傅立叶变换术最少使用一张投影条纹，适用于运动目标的三维重建，但由于单张条纹本身易受干扰，因此难以实现精确测量；而相移变换术最少使用三张条纹，通过消除零频分量得到条纹的编码相位，利用相位表示物体表面的变形程度，因此相移变换术适用于静止物体的高精度重建。当采用多张投影的相移变换术应用于平移运动物体的三维重建时，运动物体在每一帧中的位移不同，借助于相位的三维重建会出现两种误差，第一种是在不同图像中物体表面不重合，第二种是运动在拍摄的相邻条纹图像中引入了运动相位误差。

因此，如何有效的对平移运动物体进行三维重建，是一项亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于相位相关匹配的平移运动物体三维重建方法，不需要任何图案标记，不要求物体表面具有可识别的特征，能够实现完全自动的、无人工干预的准确三维重建。

本发明提供了一种基于相位相关匹配的平移运动物体三维重建方法，包括：

设计并投影均值偏移条纹图案；

基于过采样相位相关方法进行区域亚像素配准；

对齐物体在不同位置时的调制条纹图；

补偿由相位引起的运动误差，实现三维重建。

优选地，所述设计并投影均值偏移条纹图案，包括：

基于相移轮廓术设计均值偏移条纹图案，并通过数字光处理技术将所述条纹图案投影到平移运动物体表面。

优选地，所述基于过采样相位相关方法进行区域亚像素配准，包括：

通过灰度阈值分割法，结合阈值确定条纹图案中的物体区域掩模图像，并基于过采样相位相关算法，确定各个掩模图像的亚像素级平移量。

优选地，所述对齐物体在不同位置时的调制条纹图，包括：

基于掩模图像的亚像素级平移量，以第一张条纹图案为标准，逆向平移其余条纹图案，与所述第一张条纹图案完全对齐。

优选地，所述补偿由相位引起的运动误差，实现三维重建，包括：

基于参考平面绝对相位图，结合掩模图像的亚像素级平移量计算相位误差，在像素级的水平实现运动误差相位补偿，得到正确的物体包裹相位图；

参考平面与物体的空间分布，基于所述参考平面绝对相位图将物体的所述包裹相位图转换成绝对相位图，实现三维重建。

一种基于相位相关匹配的平移运动物体三维重建系统，包括：

设计模块，用于设计并投影均值偏移条纹图案；

配准模块，用于基于过采样相位相关方法进行区域亚像素配准；

对齐模块，用于对齐物体在不同位置时的调制条纹图；

重建模块，用于补偿由相位引起的运动误差，实现三维重建。

优选地，所述设计模块具体用于：