[发明专利]一种基于彩色结构光的二维三频解相测量方法

说明书

技术领域

本发明属于逆向工程测量领域，具体涉及一种基于彩色结构光的二维三频解相测量方法。

背景技术

双目式光栅投影结构光测量方法是目前比较先进的一种测量方法，它结合了结构光法和立体视觉法，投射光束通过光栅投影在物体表面形成结构光，被测物体的空间信息经过结构光编码成为条纹图形，这些变形条纹由与投影仪中心成一定角度的两台CCD摄像机记录，根据记录的一系列投影光栅对测量空间的每个空间点进行编码，经过译码和相位计算获得每个空间点的编码信息和相位信息，从而确定其空间位置，获得测量空间信息。在立体视觉匹配过程中，左右摄像机拍摄的对应照片上特征怎么能够清晰的、无二义性的对应，是解决问题的关键所在。其中编码方法和解相技术在结构光投影法的数据获取中起着至关重要的作用，影响着系统的测量精度、速度和可靠性。

在光栅投影测量中，常用的是采用Gray编码，它仅能对空间进行有限分割，每一条光栅对应一个离散值，测量空间点也仅能获得有限的空间编码值，因此在一个方向上会出现重复的编码值，单独采用Gray编码效率不高。有些采用一维的四步相移法，在投影光栅的相移方法中，记录图像中的每个象素可以得到一个相对相位在相移的一个相对相位周期内它是唯一的，但是在整个测量空间中该值不唯一，这种方法得出的匹配结果精度不高，并且只是对一维方向上进行匹配。而对二维空间的匹配难以胜任。因此必须对空间点的相位值进行展开，即解相。即在传统的编码和一维解相方法中，在左右两幅照片中，特征点的对应关系还不能唯一确定，必须要借助其他约束，左右两幅照片特征点的对应关系才唯一确定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于彩色结构光的二维三频解相测量方法，该方法效率高，精度高，并且易于对对二维空间的匹配。

本发明提供的基于彩色结构光的二维三频解相测量方法，其步骤包括：

(1)制备三幅光栅，光栅均由X方向上的正弦光和Y方向上的具有相同频率的正弦光复合而成，X、Y方向上的二种正弦光为不同的三原色，并且三幅光栅满足式(I)的要求

λ123=λ12λ23λ12-λ23=1---(I)]]>

λ₁₂和λ₂₃分别为对λ₁，λ₂叠加和λ₂，λ₃叠加获得的更低频率的相位函数Φ₁₂(x)和Φ₂₃(x)所对应的频率，λ₁₂₃(x)为对λ₁₂和λ₂₃叠加获得更低频率函数Φ₁₂₃(x)所对应的频率，其中λ_j分别为三幅光栅的正弦波相位函数Φ₁(x)，Φ₂(x)，Φ₃(x)的频率，并互不相同，j＝1，2，3；

(2)投影一幅光栅到被测物体，在物体表面形成变形的光栅条纹，利用二台相同CCD摄像机拍摄，二台CCD摄像机的夹角范围为0-180度，再将这幅光栅分别移动π/2、π、3π/2，并分别进行拍摄，获得四幅照片；对其它两幅光栅进行同样的操作，每个光栅分别获得四幅照片；

(3)按照下述过程对一台CCD摄像机拍摄的12幅照片进行解相：

(3.1)从照片中分离出二维方向上的三原色光，从三原色光中分离出来一种单原色光；