[发明专利]基于二值条纹全局编码字校正的红外人脸测量方法

权利要求书

1.一种基于二值条纹全局编码字校正的红外人脸测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1.使用红外投影仪在人脸投影所需的N幅标准格雷码图案，将图像分为2^N个子区域，每个子区域的宽度为t；

S2.根据步骤S1中计算得到的子区域宽度t，以1像素为步长，投影(t-1)幅移位的二值条纹，记二值条纹的局部编码字为m，m∈{1,2,L,t}；

S3.用相机采集步骤S1和步骤S2中投影的格雷码图案和二值条纹，计算格雷码阶次k1，定位二值条纹的边缘点；

S4.根据二值条纹由明到暗和由暗到明变化的不同，将边缘分为下降沿和上升沿；

S5.根据格雷码阶次k1的奇偶值计算得到辅助条纹G，计算公式为：

S6.对于步骤S5得到的辅助条纹G，结合格雷码阶次k1可得到校正阶次k2和k3；

S7.当二值条纹边缘点向k1取值发生错误时，校正阶次k2或k3正处于取值平稳的部分，因此向校正阶次取值可得到正确的阶次；

S8.根据校正阶次与格雷码阶次的关系，二值条纹向校正阶次的取值可恢复为格雷码阶次的对应值；

S9.得到二值条纹对应的格雷码阶次k1和局部条纹编码值m后便可得到全局编码字k，从而完成三维重建；

k＝k1*t+m。

2.根据权利要求1所述的基于二值条纹全局编码字校正的红外人脸测量方法，其特征在于，步骤S1中所述的子区域的宽度计算方法为：根据投影仪的横向分辨率u，在2ⁿ中选择大于u且最接近u的值U作为被除数，投影N幅格雷码图案，则子区域的宽度为：t＝U/2^N。

3.根据权利要求1所述的基于二值条纹全局编码字校正的红外人脸测量方法，其特征在于，步骤S2中所述的二值条纹的移位次数的计算方法为：格雷码将投影平面分为2^N个子区域，子区域的宽度为t，则对于格雷码阶次有t个像素的周期模糊，因此需要将二值条纹移位(t-1)次，消除格雷码阶次的周期模糊。

4.根据权利要求1所述的基于二值条纹全局编码字校正的红外人脸测量方法，其特征在于，步骤S3中所述的二值条纹边缘点的定位方法为：投影的二值条纹包括正向和反向，将正反向二值条纹相减，通过多项式拟合计算零点，从而得到二值条纹的边缘点坐标。

5.根据权利要求1所述的基于二值条纹全局编码字校正的红外人脸测量方法，其特征在于，步骤S6中所述的校正阶次k2和k3的具体计算方法为：

k2＝k1+G

k3＝k1-G

校正阶次k2只保留了格雷码阶次k1的所有偶数值，将所有奇数值加一，因此将k1的变化频率降低了一倍；与之对应，校正阶次k3也保留了格雷码阶次k1的所有偶数值，与k2的区别为将所有奇数值减一；同样的，k3也将k1的变化频率降低了一倍，且k3滞后k2半个二值条纹周期；通过这种方式，k2和k3共同保留了k1的全部跳变；利用三者之间的变化关系，k2和k3的值最终可转化为k1的值。

6.根据权利要求1所述的基于二值条纹全局编码字校正的红外人脸测量方法，其特征在于，步骤S7中所述的二值条纹边缘点取值的具体方法为：以第一幅二值条纹I1为例，如果I1的上升沿向右偏移，变化后的边缘点向k1取值时会越过k1的跳变位置，从而使最终的全局编码字出现跳变误差；而I1的上升沿正对应于k3取值平稳的部分，即使出现向右的偏移k3也不会发生跳变，因此用k3的值代替k1的值作为条纹阶次可消除I1由于上升沿偏移带来的跳变误差；由于k3是通过保留k1的所有偶数值，将k1所有奇数值减一得到的；I1上升沿边缘点正对应到k1的奇数值部分，因此将I1向k3取值之后的结果加一即可恢复为对应的格雷码阶次；同理可使用k2校正I1的下降沿误差。