[发明专利]一种适用煤矿皮带输送机传输中高反光异物检测的条纹投影三维测量方法

权利要求书

1.一种适用煤矿皮带输送机传输中高反光异物检测的条纹投影三维测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：投影仪投影灰度为0和g的两幅灰度图像到异物表面，相机采集图像，相机曝光时间设置为t₁，根据这两幅投影图像和采集图像的强度计算环境光强和表面反射率，确定相机最佳曝光时间t_o使得投影图像最亮时相机采集的图像不过曝，根据环境光强和表面反射率求出在最佳曝光时间t_o下使相机采集图像强度达到预设值所需的相机坐标系下的自适应投影强度；

步骤2：投影仪将一幅散斑图像投影到异物表面，相机采集图像，相机曝光时间设置为t_s，根据步骤1计算出的环境光强和表面反射率对采集的散斑图进行优化，根据投影散斑图和优化散斑图确定投影仪和相机的像素匹配关系；

步骤3：根据步骤2中计算的像素匹配关系，将步骤1中计算的相机坐标系下的自适应投影强度对应到投影仪坐标系下，得到投影仪坐标系下的自适应投影强度，根据投影仪坐标系下的自适应投影强度生成自适应投影条纹，将生成的自适应投影条纹投影到异物表面，根据条纹投影三维测量方法测得异物三维信息；

步骤4：根据异物的三维信息检测皮带机表面异物。

2.根据权利要求1所述的一种适用煤矿皮带输送机传输中高反光异物检测的条纹投影三维测量方法，其特征在于：步骤1中相机采集图像的表示如下：

投影仪投影灰度图像到异物表面，相机采集图像，采集得到的图像表示为：

I_c(x,y)＝ktr(x,y)I_p(x,y)+ktA(x,y) (1)

式中，(x，y)为捕获图像上像素点坐标，I_p(x，y)为投影图像在点(x，y)处的像素灰度值，I_c(x，y)为点(x，y)处相机捕获图像的像素灰度值，t为相机曝光时间，k为相机灵敏度系数，r(x，y)为异物的表面反射率，A(x，y)为环境光强。

3.根据权利要求2所述的一种适用煤矿皮带输送机传输中高反光异物检测的条纹投影三维测量方法，其特征在于，系数为k下的环境光强kA(x，y)计算方法如下：

相机曝光时间设置为t₁，投影仪投影灰度为0的图像到异物表面，即I_p(x，y)＝0，捕获图像记为代入式(1)得到系数为k下的环境光强kA(x，y)为：

4.根据权利要求3所述的一种适用煤矿皮带输送机传输中高反光异物检测的条纹投影三维测量方法，其特征在于，系数k下的表面反射率kr(x，y)计算方法如下：

投影灰度为g的图像，即I_p(x，y)＝g，捕获图像记为由式(2)代入式(1)得到系数k下的表面反射率kr(x，y)为：

5.根据权利要求4所述的一种适用煤矿皮带输送机传输中高反光异物检测的条纹投影三维测量方法，其特征在于，步骤(1)中，自适应投影强度计算方法如下：

根据环境光强和表面反射率求得在最佳曝光时间t_o下达到最佳捕获图像强度所需的相机坐标系下的自适应投影强度为：

6.根据权利要求5所述的一种适用煤矿皮带输送机传输中高反光异物检测的条纹投影三维测量方法，其特征在于：步骤2所述的散斑图的优化过程如式(5)所示：

式中，为捕获的散斑图，为优化后的图像，t_s为相机捕获散斑图时的曝光时间。