[发明专利]三维重建量化结构光相位图像编码方法

权利要求书

1.一种三维重建量化结构光相位图像编码方法，其特征在于包括如下步骤：

结构光量化相位编码规范设计、量化相位及正弦条纹投影、相机标定及变形条纹采集、量化相位及绝对相位解码以及完整三维模型生成五个过程；

结构光量化相位编码规范设计模块形成码字可自我校验的量化相位编码及其规范，通过确定量化相位编码等级，计算码元各个编码等级对应的灰度值，设计宽度固定的自我校验编码码字和量化相位编码序列，编码码字的局部重复串联，形成用于结构光投影的量化相位编码及其规范；

量化相位及正弦条纹投影模块根据量化相位编码及其规范，利用结构光量化相位条纹和多步相移条纹的投影，经过被测物体表面形成变形条纹；

相机标定及变形条纹采集模块利用标定的结构光采集相机采集量化相位变形条纹，用相标定机采集多步相移变形条纹，对标定物条纹上特征点进行相位编码，获取量化相位和多步相移调制数据和物体表面的三维信息；

量化相位及绝对相位解码模块根据采集到的量化变形条纹计算码元的连通域，进而确定每个连通域的相位编码主方向，根据各自的主方向对应的码字横截线确定多组候选码字，利用设计的量化相位编码规范对多组候选码字进行自我校验，校验通过码字经加权投票形成最终的码字，确定码字级次，利用多步相移变形条纹进行同步截断相位解码，恢复多步相移绝对相位，基于连通域多方向的量化相位码字解码算法，求解截断相位查询所属对应的码字级次，确定每个量化相位所属码字和多步相移投影条纹的所属相位级次，求得展开的绝对相位；

完整三维目标模型生成模块利用标定的相机和结构光设备，根据展开的绝对相位和高度对应关系，形成被测面型每像素点的三维坐标，最终生成完整的三维点云模型。

2.如权利要求1所述的三维重建量化结构光相位图像编码方法，其特征在于：量化相位及绝对相位解码模块计算采集到的量化变形条纹码元的连通域，进而确定每个连通域的主方向，根据各自的主方向对应的码字横截线确定多组候选码字，利用设计的量化相位编码规范，多组候选码字进行自我校验，校验通过的码字经加权投票形成最终的码字，确定码字级次，利用多步相移变形条纹同步对截断相位进行求解，截断相位查询所属对应的码字级次，求得展开的绝对相位。

3.如权利要求1所述的三维重建量化结构光相位图像编码方法，其特征在于：结构光量化相位编码规范设计模块利用M个码字组合成码字宽度为W的M级量化的码元，第m级码元直接用其索引号m表示。

4.如权利要求1所述的三维重建量化结构光相位图像编码方法，其特征在于：自我校验量化相位码元利用码字l₁、l₂、l₃、l…、l_M码字形成可自我校验的量化相位条纹编码1及其结构光量化相位编码规范，进而对应形成多步相移条纹编码2，量化相位编码取M等级，对应的第m级码元灰度值l_m为：

5.如权利要求1所述的三维重建量化结构光相位图像编码方法，其特征在于：码元组成的码字CS_i分别为：

CS₁＝'123' CS₂＝'231' CS₃＝'312' CS_i＝'m_xm_ym_z' … CS₅₆＝'512'

完整的码字序列CS为：

CS＝'12312514314516316532132534134536152154354156352356136512'

其中，i＝1,2,…,56。