[发明专利]基于一维扫描结构光系统的三维重建方法及其相关组件

权利要求书

1.一种基于一维扫描结构光系统的三维重建方法，用于具有MEMS振镜或DMD模块的投影装置，其特征在于，包括以下步骤：

利用投影装置向处于不同位置时的平面标靶投射单方向的条纹，并通过成像装置采集所述平面标靶在不同位置时的条纹图案；

基于所述成像装置采集的所述平面标靶在不同位置时的条纹图案，通过标定算法对所述成像装置的位置进行标定；

以所述成像装置的光心为原点建立成像装置坐标系，计算所述成像装置的成像平面上的无畸变点与所述成像装置的光心组成的射线与所述平面标靶的交点；

计算所述平面标靶在不同位置时的绝对相位分布图，根据所述绝对相位分布图获取所述无畸变点对应的有畸变点的绝对相位，并根据所述交点与所述有畸变点的绝对相位之间的多项式映射关系计算多项式映射系数，建立映射系数查找表；

利用投影装置向被测物体投射单方向的条纹，并通过所述成像装置采集所述被测物体的目标图像，计算所述目标图像的绝对相位分布图，在所述映射系数查找表中查找所述目标图像的绝对相位分布图中各绝对相位对应的映射系数，利用所述映射系数计算得到对应的空间三维点坐标。

2.根据权利要求1所述的基于一维扫描结构光系统的三维重建方法，其特征在于，所述以所述成像装置的光心为原点建立成像装置坐标系，包括：

以所述成像装置的光心为原点，并以所述成像装置的光轴为Z轴，建立成像装置坐标系；

计算每个所述平面标靶在所述成像装置坐标系下的平面参数方程。

3.根据权利要求2所述的基于一维扫描结构光系统的三维重建方法，其特征在于，所述计算每个所述平面标靶在所述成像装置坐标系下的平面参数方程，包括：

利用公式Π_c＝H^-T·Π_w获取每个所述平面标靶在所述成像装置坐标系中的坐标表达式，其中Π_w＝(0,0,1,0)^T为世界坐标系下所述平面标靶的表达式，T代表矩阵的转置，H为从世界坐标系到所述成像装置坐标系的刚体变换。

4.根据权利要求1所述的基于一维扫描结构光系统的三维重建方法，其特征在于，所述计算所述平面标靶在不同位置时的绝对相位分布图，包括：

计算每个所述交点在所述投影装置的虚拟像面中对应的像点p_i(i＝1,2,…,n)；

将所述像点p_i处的相位作为不同所述平面标靶在对应有畸变点的绝对相位，构建得到所述平面标靶在不同位置时的绝对相位分布图。

5.根据权利要求1所述的基于一维扫描结构光系统的三维重建方法，其特征在于，所述根据所述绝对相位分布图获取所述无畸变点对应的有畸变点的绝对相位，并根据所述交点与所述有畸变点的绝对相位之间的多项式映射关系计算多项式映射系数，建立映射系数查找表，包括：

获取所述有畸变点在所述绝对相位分布图上的绝对相位φ_c；

按如下公式计算多项式映射系数，并建立映射系数查找表：

其中，{a_n,b_n,c_n}为多项式映射系数，X＝(X_c,Y_c,Z_c)^T为成像装置坐标系下的交点坐标，N为多项式阶数。

6.根据权利要求5所述的基于一维扫描结构光系统的三维重建方法，其特征在于，所述公式按如下方式得到：

获取无畸变点与交点之间的线性映射关系f_L；

获取无畸变点与有畸变点之间的多项式映射关系f_P；

根据所述f_L与f_P得到所述有畸变点与所述交点之间的多项式映射关系。