[发明专利]基于时域空域混合编码的结构光条纹投射方法

摘要

本发明涉及视觉检测技术中的结构光投射条纹编码方法，为使得结构光测量方法编码原理相对简单，测量速度较快，鲁棒性强，且获得的测量结果具有亚像素级精度等优点。本发明采用的技术方案是，基于时域空域混合编码的结构光条纹投射方法，包括编码投影步骤、条纹检测步骤；编码投影步骤包括时域编码、空域编码；然后进行条纹检测。本发明主要应用于视觉检测场合。

主权项

1.一种基于时域空域混合编码的结构光条纹投射方法，其特征是，包括编码投影步骤、条纹检测步骤；编码投影步骤包括时域编码、空域编码，时域编码具体是，采用十进制来表述在时域上的编码方式，单个周期的投影条纹随着时间变化有001,010,011,100,101,110六种编码情况，在这里，001代表投影仪投射的第一幅图像和第二幅图像的条纹编码值是0，而对应的第三幅图像的编码值是1，其中0对应着相应图像中的暗条纹，1对应着相应图像中的亮条纹，将每个周期条纹的灰度分布设计为正弦式分布，如条纹编码为1，则投射出的条纹灰度按正弦波的上半部分规律分布，反之，则按正弦波的下半部分规律分布，其具体约束如下式：其中，(u_i,v_i)为图像坐标，w为每个条纹的周期宽度，(1)中上式为条纹编码值为1的条纹灰度分布规律，下式则为条纹编码值为0的条纹灰度分布规律；空域编码具体步骤是，利用相邻几个周期的条纹的编码值在空域进行编码，对于第一个周期的条纹，共有6种编码值的选择方式，而其相邻周期的条纹编码值共有5种选择，第三个周期的条纹编码值也有5种选择，以此类推；设n为空域上每组编码子序列需要的连续条纹周期数目，可知可能的子序列的数量共有m＝6×5^n‑1     (2)也就是存在m种编码值，在空域编码时每相邻四个周期的条纹组成一个编码子序列，对应一个编码值p，以保证每个周期的条纹对应一个单独的编码值；获得满足要求的编码序列首先需要利用穷举法列出所有编码子序列的可能性，然后利用欧拉环形算法将各个序列连接起来，假设子序列的长度为n，则需要满足前一子序列的后n‑1位与后一子序列的前n‑1的时域编码值相同，这样的一种完整的序列满足系统要求用来进行测量；条纹检测步骤具体是，首先，对摄像机拍摄得到的三幅条纹投射图像进行均值滤波去除高斯噪声，对经过滤波的图像进行二值化处理获得每个周期的条纹在对应图像中的编码值，最后参照编码方法，利用获得的二值图像解码，从而获得各个周期条纹对应的编码值p以及条纹中心的坐标(u,v)。