[发明专利]一种调制二进制码于周期边缘的三维测量方法

权利要求书

1.一种调制二进制码于周期边缘的三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：根据相位的级次总数和二进制码的编码规则，将级次总数换算为二进制码，将二进制码调制于周期边缘；

步骤B：根据N步相移法的要求生成N幅调制二进制码于周期边缘的正弦条纹图案和一幅周期边缘定位图案；

步骤C：投影仪投影生成的N幅正弦条纹图案和一幅周期边缘的定位图案到待测物体表面，相机采集待测物体表面变形的图案；

步骤D：根据N步相移法对相机采集的N幅正弦条纹图案求解包裹相位和均值强度；

步骤E：根据相机采集的周期边缘定位图案，利用周期边缘的灰度与邻域不同的特征，使用边缘提取算法提取所有的边缘坐标；

步骤F：对于包裹相位的每个像素，找到最近的边缘坐标，计算该边缘坐标的边缘码值序列对应的二进制码，将二进制码换算为十进制码，确定该像素的条纹级次，逐像素解包裹得到绝对相位；

步骤G：根据三角测距重建三维点云，建成待测物体的三维模型。

2.根据权利要求1所述的一种调制二进制码于周期边缘的三维测量方法，其特征在于，所述步骤A中将级次总数换算为二进制码的规则如下：

对每个周期边缘的像素对应的值进行赋值，其中赋值的结果为0或255，每个周期边缘的像素对应的值组合形成边缘码值序列。

3.根据权利要求2所述的一种调制二进制码于周期边缘的三维测量方法，其特征在于，所述步骤B，分别按照公式一表示周期边缘的正弦条纹图案和使用公式二将二进制码调制于一幅周期边缘的定位图案；

其中I_n(u,v)表示投影的第n张正弦条纹图案，A是均值强度，B是调制强度，是包裹相位，m_n(u,v)是边缘码值序列，边缘码值的取值为0或255，表示正弦条纹图案的边缘周期，表示正弦条纹图案的非边缘周期，2π为每一次从黑色变为白色的周期，n与N为自然整数，n的取值范围为[0，N-1]。

4.根据权利要求3所述的一种调制二进制码于周期边缘的三维测量方法，其特征在于，所述步骤C中相机采集待测物体表面变形的图案的步骤如下：

相机按照公式三采集表面变形的图案；

其中I_n′(x,y)为相机采集的第n张变形的图案，是(x,y)点处包裹相位，A′是均值强度，B′是调制强度，m_n′(x,y)是边缘码值序列，边缘码值序列的取值为0或255。

5.根据权利要求4所述的一种调制二进制码于周期边缘的三维测量方法，其特征在于，所述步骤D中，获取步骤C中表面变形的图案并带入到公式四以及公式五分别求解得出求解出物体表面变形的图案的包裹相位和均值强度；

其中，I_n′(x,y)为相机采集的第n张变形的图案，2π为每一次从黑色变为白色的周期。

6.根据权利要求5所述的一种调制二进制码于周期边缘的三维测量方法，其特征在于，所述步骤E的具体步骤如下：通过所述周期边缘的定位图案的灰度值获取邻域比例因子以及周期边缘的掩码，将邻域比例因子以及周期边缘的掩码代入到边缘检测算法中提取所有边缘坐标；

其中通过公式六和公式七分别获取得到邻域比例因子以及周期边缘的掩码；

其中C′(x,y)是邻域比例因子；T是实现提取边缘区域的比例阈值，T＞1，I′_n+1(x,y)是相机采集的周期边缘定位图像的灰度值，Median[.]是中值滤波函数，Mask_edge(x,y)是周期边缘的掩码。

7.根据权利要求6所述的一种调制二进制码于周期边缘的三维测量方法，其特征在于，所述步骤F的具体步骤如下：采用公式八获取得到包裹相位的每个像素对应最近的边缘坐标，通过边缘坐标以及公式九获取得到该边缘坐标的对应的二进制码，将二进制码转化为十进制码，通过公式十确认该点像素的条纹级次，最后通过公式十一与条纹级次获取该点像素的绝对相位；

其中(x′,y′)＝FindMin{Mask_edge(x_s,y_s)×Dis[(x_s,y_s),(x,y)]|(x_s,y_s)∈S}——公式八；

其中(x′,y′)为包裹相位像素中最近的边缘坐标，(x,y)为包裹相位像素的坐标，Dis[(),()]是计算两个点之间距离的函数，FindMin{.}是求得最小值处的坐标的函数,S是相机图像中横坐标小于x的所有像素点的集合，I_n′(x′,y′)是最近边缘坐标对应的二进制码，A(x,y)表示(x，y)处的均值强度，k(x,y)是(x,y)点处的条纹级次，φ(x,y)为(x,y)点处的绝对相位，是(x,y)点处的包裹相位。