[发明专利]面向正弦条纹的非线性自矫正结构光三维测量方法及系统

权利要求书

1.面向正弦条纹的非线性自矫正结构光三维测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A：投影三组不同均值强度以及调制强度的正弦条纹到待测物体，拍照获取条纹图像；其中，所述步骤A中，投影的三组条纹图像I_h, I_m, I_l分别使用公式一、公式二和公式三表示：

——公式一；

——公式二；

——公式三；

其中，I_h(x,y,n),I_m(x,y,n),I_l(x,y,n)分别是投影出的三组条纹图像，(x,y)为正弦条纹图像的横纵坐标，φ是相位，A₁、A₂、A₃是不同频率条纹的均值强度，B₁、B₂、B₃是不同频率条纹的调制强度，n是幅数的序号；

步骤B：计算不同频率的条纹图像的直流分量；其中，所述步骤B中，按照公式四、公式五以及公式六对拍照获取的高频条纹图像、中频条纹图像以及低频条纹图像进行均值计算，得到直流分量；

——公式四；

——公式五；

——公式六；

其中I’_h(x,y,n),I’_m(x,y,n),I’_l(x,y,n)分别是拍照获取到的三组条纹图像；I_sh(x,y)，I_sm(x,y)，I_sl(x,y)分别对应高频条纹图像、中频条纹图像以及低频条纹图像各自累加得到的直流分量；

步骤C：利用不同组的条纹图像的直流分量，辨识系统非线性响应参数，得到非线性响应函数；其中，所述步骤C中，辨识系统非线性响应参数，得到非线性响应函数的方法是：

先根据公式四、公式五以及公式六建立方程组求解，得到公式七：

——公式七；

其中矩阵Q为已知的常量系数矩阵，矩阵M为待求解的非线性响应参数矩阵，a₀，a₁，a₂是系统非线性响应参数，矩阵P为步骤B计算得到的直流分量矩阵；

基于公式七中矩阵Q为已知的常量矩阵，变换公式七得到求解系统非线性响应参数的非线性响应函数：

——公式八；

其中，Q^-1是矩阵Q的逆矩阵；

步骤D：使用非线性响应函数的反函数矫正条纹图像的灰度；其中，所述步骤D中，使用公式九矫正条纹图像的灰度；

——公式九；

I(x,y,n)表示为投影出的条纹图像，I’(x,y,n)表示为拍照获取到的条纹图像，f ^-1是非线性响应函数的反函数；

步骤E：使用矫正后的条纹图像计算三组包裹相位，并使用多频外差法解包裹得到绝对相位；其中，所述步骤E中，使用公式十计算得到三组包裹相位；

——公式十；

其中，表示为条纹图像的包裹相位；

步骤F：根据三角测距重建三维点云，建成待测物体的三维模型。

2.面向正弦条纹的非线性自矫正结构光三维测量系统，其特征在于：应用在权利要求1所述的面向正弦条纹的非线性自矫正结构光三维测量方法，所述系统包括投影模块、拍照模块、直流分量计算模块、辨识模块、矫正模块、相位计算模块和建模模块；

所述投影模块用于投影三组不同均值强度以及调制强度的正弦条纹到待测物体；

所述拍照模块用于拍照获取条纹图像；

所述直流分量计算模块用于计算不同频率的条纹图像的直流分量；

所述辨识模块用于利用不同组的条纹图像的直流分量，辨识系统非线性响应参数，得到非线性响应函数；

所述矫正模块用于使用非线性响应函数的反函数矫正条纹图像的灰度；

所述相位计算模块用于使用矫正后的条纹图像计算三组包裹相位，并用于使用多频外差法解包裹得到绝对相位；

所述建模模块用于根据三角测距重建三维点云，建成待测物体的三维模型。