[发明专利]三维重建相位误差补偿方法

说明书

公开了一种三维重建相位误差补偿方法，包括：步骤1，对要投影的条纹图案进行编码，其包括以下步骤：使用投影仪投射预编码的条纹图案；使用相机采集所述预编码的条纹图案的投影图案；标定计算出所述预编码的条纹图案的所述投影图案的Gamma值，将求解出的所述Gamma值预编码到后续的条纹图案中；步骤2，投射经过Gamma校正的条纹图案，以及所述校正的条纹图案的补偿条纹图案；步骤3，使用相机采集所述校正的条纹图案及其对应的补偿条纹图案的投影图案；步骤4运用三频三相外差法求解所述校正的条纹图案及其对应的补偿条纹图案的投影图案的相位，将这两组的包裹相位相加以消除相位误差，得到补偿后的绝对相位。本发明得到的条纹图像更加平滑，失真度更少。

技术领域

本发明涉及一种三维重建相位误差补偿方法，并能够在一定程度上矫正测量系统的Gamma畸变。

背景技术

基于结构光的三维成像，实际上是三维参数的测量与重现，需要主动去投射结构光到被测物体上，通过结构光的变形来确定被测物的尺寸参数，是一种主动三维测量方式。结构光的类型就分为很多种，既然是结构光，当然是将光结构化，简单的结构化包括点结构光，线结构光以及简单的面结构光等，复杂一点的结构化就上升到光学图案的编码了。结构光投射到待测物表面后被待测物的高度调制，被调制的结构光经摄像系统采集，传送至计算机内分析计算后可得出被测物的三维面形数据。空间调制方法为结构光场的相位、光强等性质被待测物的高度调制后都会产生变化，根据读取这些性质的变化就可得出待测物的面形信息。

发明内容

本发明提供一种三维重建相位误差补偿方法，通过本发明方法得到的条纹图像更加平滑，失真度更少，有效提高三维重建的精度。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种三维重建相位误差补偿方法，包括：

对要投影的条纹图案进行编码，其包括以下步骤：使用投影设备投射预编码的条纹图案；使用相机采集所述预编码的条纹图案的投影图案；标定计算出所述预编码的条纹图案的所述投影图案的Gamma值，将求解出的所述Gamma值预编码到后续的条纹图案中；

投射经过Gamma校正的条纹图案，以及所述校正的条纹图案的补偿条纹图案；

使用相机采集所述校正的条纹图案及其对应的补偿条纹图案的投影图案；

运用三频三相外差法求解所述校正的条纹图案及其对应的补偿条纹图案的投影图案的相位，将这两组的包裹相位相加以消除相位误差，得到补偿后的绝对相位。经过校正和补偿后的条纹得到的图像更加平滑，失真度更少，可以有效提高三维重建的精度。

本发明的优点如下：

1.在实际的数字条纹投影测量系统中，产生的Gamma畸变效应会导致投影设备投射的正弦条纹发生畸变，会直接导致调制条纹中包含有高次谐波分量。该分量会影响相位的求解精度，进而给系统带来测量误差。通过标定计算出投影条纹的谐波分量，即Gamma值；投射经过Gamma校正的非正弦条纹，即可投射出标准的正弦条纹。

2.与传统的三频四项外差法逆向求解初始相位方法相比，本发明提出三频三相外差法求解初始相位的方法。该方法能够减少条纹采集的数量，可以提高运行速度，本发明能够在准确逆向求解绝对相位的前提下，减少测量误差，抗干扰性得到了提升。

3.本发明提出一种基于相位偏移法的三频三相相位误差补偿，即在相位偏移条纹图案中心引入一个初始的相位偏移，将原始投射的9幅三种频率条纹的基础上，投射相应的9幅补偿条纹图案；将求解的一一对应两组包裹相位相加，即可消除投影仪设备的Gamma非线性效应产生的相位误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明一实施例提供的一种基于结构光的三维成像系统示意图。

图2是本发明一实施例提供的相位误差补偿流程图。