[发明专利]一种基于相移轮廓术的单条纹运动物体三维重建方法

说明书

本发明属于三维重构技术领域，具体涉及一种基于相移轮廓术的单条纹运动物体三维重建方法，包括以下步骤：(1)以运动物体为目标，将单个条纹图投影到运动物体表面，跟踪目标的运动；(2)使用尺度不变特征变换算法(SIFT)从跟踪目标中获取特征点，得到描述物体运动的旋转矩阵和平移向量；(3)分析单个条纹图中运动引起的相位变化，给出运动后条纹图的重建模型；(4)利用运动引起的相位变化获得相位值；(5)利用相移轮廓术(PSP)得到物体上的条纹图案，恢复相位图并对目标进行重建。通过仿真和实验验证了该方法的有效性，该方法可以通过单次投影重建出运动目标，不需要改变投影条纹图，提高重建速度。

技术领域

本发明属于三维重构技术领域，尤其涉及一种基于相移轮廓术的单条纹运动物体三维重建方法。

背景技术

近年来，相移轮廓术(PSP)在三维重构中引起了广泛的研究兴趣。投影仪将具有已知相移的多个正弦条纹图(通常至少三个)投影到物体表面，然后相机从另一个角度依次捕捉反射的条纹图。由于目标是由多个条纹图检测出来的，PSP具有精度高、鲁棒性强等优点，但多条纹图检测物体的条件也要求目标在捕获条纹图时保持静止，当物体在多个条纹图之间移动时，重建结果会产生误差。

传统PSP的原理：假设应用N个条纹图，捕捉到的参考面和物体的条纹图可以表示为：

式中，n＝1，2，3,……,N；N为条纹图案的数量。S_n和I_n分别是在参考面和物体上捕获的条纹图的强度；a是环境光强度，b是强度调制，φ(x,y)是参考平面的相位值，Φ(x,y)是由对象高度引起的相位变化。

当N≥3时，可以得到参考平面和物体的相位：

利用相位值，根据标定参数得到物体的三维信息。可以看出，(1)对于传统的PSP，通过改变条纹图的初始相位值来产生相移；(2)当物体在条纹图之间移动时，如果直接使用公式(4)，相位值会引入误差。