[发明专利]一种基于格雷码辅助的三维坐标计算方法

权利要求书

1.一种基于格雷码辅助的三维坐标计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、标定双目相机内外参数并且捕获结构光条纹图案；

步骤二、对双目相机捕获的结构光条纹图案计算掩码图像，利用掩码图像实现快速相位展开得到绝对相位；

步骤三、对绝对相位进行横向约束；

步骤四、格雷码辅助搜索等值相位点；

步骤五、搜索到等值相位点后利用三角测距原理计算物体的三维坐标；

所述步骤二的具体方法如下：

21)额外投射一张全亮图案到物体表面增强物体区域跟非物体区域的对比度，根据分割阈值T定义物体区域为前景，非物体区域为背景，采用公式(1)计算两个区域的最大类间方差σ²,当σ²取到最大值时，即为分割阈值T，利用分割阈值分割图像得到仅包含物体区域的掩码图像；

σ²＝p₁(m_t-m_g)²+p₂(m_b-m_g)² (1)

其中，p₁为像素被分类为前景的概率；p₂为像素被分类为背景的概率；m_t为前景像素；m_g为整个图案的均值；m_b为背景像素；

22)以掩码图像非零区域引导格雷码条纹图案与相移条纹图案进行解码，对相移条纹利用公式(2)进行解码得到包裹相位，对格雷码条纹图案利用公式(3)进行解码得到十进制序列，结合格雷码序列与包裹相位采用公式(4)进行相位展开；

Φ(x,y)＝φ(x,y)+2πk(x,y) (4)

其中，I_n(x,y)sin(2nπ/X)n张相移条纹图案；k(x,y)

B_i(x,y)为二进制序列；为格雷码位数；i为第i位格雷码；Φ(x,y)为绝对相位；φ(x,y)为包裹相位；

23)对展开周期进行校正；如果是孤立的错位点，在N位传统格雷码的基础上，额外投射一张最细条纹宽度为N位格雷码一半的错阶格雷码条纹图案，前N张格雷码的解码序列为k₁，N+1张格雷码条纹解码序列为k₂,k₂序列的值与传统格雷码解码值k₁边界处的解码值相互错开，进而避免边界解码产生的错误，并用公式(5)进行周期校正；如果是相邻的错位点，采用一个中值滤波器利用公式(6)来消除剩余的错位点；

Φ_m(x,y)＝medfilt2[Φ(x,y)；s_x×s_y] (6)

其中，Φ_m(x,y)为中值滤波之后的绝对相位；Φ(x,y)为中值滤波前的绝对相位；S_x×S_y为滤波器尺寸，medfilt2[]为中值滤波算子。

2.根据权利要求1所述的一种基于格雷码辅助的三维坐标计算方法，其特征在于，所述步骤一的具体方法如下：

建立双目相机的成像几何模型，对双目相机进行标定得到相机内外参数，内外参数包括：相机镜头中心位置、焦距、畸变系数、旋转平移矩阵，标定后捕获结构光条纹图案。

3.根据权利要求1所述的一种基于格雷码辅助的三维坐标计算方法，其特征在于，所述步骤三的具体方法如下：

绝对相位进行横向约束就是将原始的绝对相位图通过一系列的位置矩阵以及插值方法，将左右绝对相位图片的横坐标对齐到极线上，需要的位置矩阵由双目相机标定获得。