[发明专利]一种基于空间序列及光强阈值分割的结构光编码方法

权利要求书

1.一种基于空间序列及光强阈值分割的结构光编码方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)搭建结构光测量系统；所述结构光测量系统包括所述投影仪(1)、被测物体(2)、相机(3)和计算机(4)；所述相机(3)和投影仪(1)可通信的连接于所述计算机(4)。所述相机(3)和投影仪(1)分别布置在被测物体(2)的前侧；

2)调整相机(3)和投影仪(1)的位置，待位置调整完毕后，对整个结构光测量系统进行标定，保存标定参数；

3)在所述计算机(4)上生成一个随机空间编码序列，序列由0码与1码组成，序列总长度为L＝2^m，对应于投影条纹的周期数，m为子序列的长度；

4)所述计算机(4)合成内含有空间编码序列信息的结构光光栅图；

5)所述计算机(4)通过投影仪(1)将结构光光栅图投射到被测物体(2)表面，通过相机(3)采集经被测物体(2)反射的形变图像，并输出至计算机(4)；

6)通过搜索算法找出形变图像的光强分割阈值K₁，通过光强分割阈值K₁将形变图像分割为多个区域，并计算出每一个区域内每一个像素的初始相位φ(x，y)，初始相位φ(x，y)计算式如下：

式(1)中，T(x，y)为对应区域内像素坐标(x，y)处的光强值，A为直流分量，B为振幅；若区域的光强值大于K₁，则将该区域为记为1条纹区域，反之为0条纹区域；对于1条纹区域A＝A₃，B＝B₃，A₃为区域内光强的极大值与阈值K₁和的一半，B₃为区域内光强的极大值与阈值K₁差的一半；对于0条纹区域A＝A₄，B＝B₄，A₄为阈值K₁和区域内光强的极小值和的一半，B₄为阈值K₁和区域内光强的极小值差的一半；

7)根据每个区域解出的初始相位φ(x，y)对应的光强中含有的空间编码序列信息与步骤4)中结构光光栅图的空间编码序列对比，从而获得各个区域的初始相位φ(x，y)对应的周期数n；

8)根据每个区域解出的初始相位φ(x，y)和各个区域的初始相位φ(x，y)对应的周期数n，计算出全场相位Φ₀(x，y)；

9)通过全场相位Φ₀(x，y)与步骤2)获得的标定参数，计算被测物体(2)表面点的三维坐标数据，完成被测物体(2)的三维重建。

2.根据权利要求1所述的一种基于空间序列及光强阈值分割的结构光编码方法，其特征在于，在步骤4)中，所述计算机(4)合成内含有空间编码序列信息的结构光光栅图的过程中，所述计算机(4)对于步骤3)中0码与1码，设计出对应的0条纹与1条纹，具体每级条纹形式如下：

式(2)中，T(x₀，y₀)为条纹内像素点坐标x₀，y₀处的光强值，A₀和A₁为直流分量，其中A₀和A₁由光强(范围为0～255)的分割阈值决定，采用一个阈值k将光强范围区间分为两部分([0，k]，[k，255])，A₀和A₁分别取区间[0，k]和[k，255]的中位值，B₀和B₁为振幅，B₀和B₁分别为A₀和A₁所在区间长度的一半，W₀为每级条纹所占的像素宽度，且其中的W为投影仪投射单幅图像的宽度，T为条纹周期数。

3.根据权利要求3所述的一种基于空间序列及光强阈值分割的结构光编码方法，其特征在于，在步骤8)中，全场相位Φ₀(x，y)计算公式如下：

Φ₀(x，y)＝φ(x，y)+2nπ (3)

4.根据权利要求1所述的一种基于空间序列及光强阈值分割的结构光编码方法，其特征在于：所述相机(3)和投影仪(1)的光轴相交，投影区域相互重叠，且所述被测物体(2)正好位于相机(3)和投影仪(1)的公共视场内。