[发明专利]基于单个彩色相机零配准误差彩色3D成像方法及彩色相机

权利要求书

1.一种基于单个彩色相机零配准误差彩色3D成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、向被测物体投射一组单色编码结构光；

步骤2、采集被测物体反射的结构光彩色图片序列，该序列包括多张结构光彩色图片；

步骤3、处理结构光彩色图片序列，分离出结构光红色图片序列，结构光绿色图片序列或结构光蓝色图片序列；

步骤4、分别对结构光红色图片序列，结构光绿色图片序列和结构光蓝色图片序列进行处理，分离出相应颜色的背景图片和条纹图片序列；所述背景图片为环境光照射被测物体后，采集的彩色图片，所述条纹图片为亮条纹叠加到亮度为0的图片上的图片；

步骤5、使用结构光3D重建方法，利用步骤4得到的条纹图片序列计算出被测物体相应的3D点云；

步骤6、对步骤4中获得的不同颜色的背景图片进行处理，得到被测物体的彩色图片；

步骤7、将得到的被测物体的彩色图片按像素赋值到步骤5计算得到的被测物体的3D点云，得到被测物体的彩色3D点云。

2.根据权利要求1所述的基于单个彩色相机零配准误差彩色3D成像方法，其特征在于：步骤4中分离出相应颜色背景图片的过程均包括以下a步骤、b步骤或c步骤，以分离出红色背景图片为例：

a、若结构光红色图片序列中存在相应的原码图片与反码图片，则在结构光红色图片序列中选取相应的原码图片与反码图片，针对同一像素，比较该像素在原码图片和反码图片中的亮度值大小，选取较小亮度值作为红色背景图片中该像素的亮度值，获取彩色图像传感器的所有像素亮度值后，即得到红色背景图片；

b、若结构光红色图片序列中不存在相应的原码图片与反码图片，则在结构光红色图片序列中选择n张图片，使得对于彩色图像传感器的任一像素来说，都至少存在一张图片，使得该像素在这张图片中位于暗条纹区域；然后对于所有像素，提取它在所有选取的图片中对应亮度值的最小值，得到红色背景图片，其中n为大于等于2的自然数；

c、若利用结构光红色图片序列不能合成红色背景图片，或合成的红色背景图片质量较差，则采集环境光照射被测物体时的图片，作为红色背景图片。

3.根据权利要求2所述的基于单个彩色相机零配准误差彩色3D成像方法，其特征在于：步骤a中，除选择原码图片和反码图片外，还在结构光红色图片序列中选取其余图片，使得对于彩色图像传感器的所有像素来说，都至少存在一张照片，使得任一像素在某一图片中为暗条纹，且非边缘的位置；然后针对同一像素，比较该像素在原码图片、反码图片及选取的某一图片中的亮度值大小，选取最小亮度值作为红色背景图片中该像素的亮度值，获取彩色图像传感器的所有像素亮度值后，即得到红色背景图片，所述某一图片中，该像素位于图片中的暗条纹区域。

4.根据权利要求3所述的基于单个彩色相机零配准误差彩色3D成像方法，其特征在于：步骤4中分离出相应颜色的条纹图片序列的过程均为下述步骤，以分离出红色条纹图片序列为例：

对于结构光红色图片序列的每一张图片，减去红色背景图片，得到红色条纹图片序列。

5.根据权利要求4所述的基于单个彩色相机零配准误差彩色3D成像方法法，其特征在于：步骤6具体为对得到的红色背景图片，绿色背景图片和蓝色背景图片进行ISP处理，得到被测物体的彩色图片。

6.根据权利要求5所述的基于单个彩色相机零配准误差彩色3D成像方法，其特征在于，步骤3具体为：

将彩色图像传感器中相邻的4个像素看成一个大像素，得到大像素阵列；在每一个大像素中分别取出R像素和B像素的亮度值分别组成结构光红色图片序列和结构光蓝色图片序列，将两个G像素的亮度值平均，组成结构光绿色图片序列。