[发明专利]基于绿条纹中心的颜色编码结构光三维测量方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于绿条纹中心的颜色编码结构光三维测量方法，涉及视觉传感测量技术与系统、三维信息采集与重构领域。

背景技术：

在非接触三维测量技术中，光学三维测量技术是获取物体三维信息最有效的手段之一，它无需接触被测物表面。目前视觉三维检测技术的重点发展方向包括结构光、立体图像、莫尔法、全息法、激光雷达等方法，其中结构光法显示了在分辨率及测量速度上的优势。

结构光法是将投射器发出的光经过光学系统形成点、线、编码图案等形式投向景物，在景物上形成图案并由摄像机摄取，而后由图像根据三角法和传感器结构参数进行计算、得到景物表面的深度图像，进一步计算出物面的三维坐标值。

在结构光法中，相比投射点、线光束的结构光扫描法，结构光编码法向景物投射编码图案，大大提高了测量速度并解决了扫描法图案混淆问题，因此结构光编码法以其准确度高、测量速度快、成本低等优点在三维重构、工业测量等领域有着广泛的应用前景。

结构光编码法研究的主要问题是在通过标定获得系统参数的前提下，确定图像采样点并将其与物面采样点、编码图案中编码条纹区域(即投射角)对应起来。编码方法可分为时间编码、空间编码和直接编码，三者各具优缺点。

空间编码是将一幅按某种方式编码的图案向景物投射、得到一幅对应的编码图像，将编码图像与编码方式对照进行解码，从而解决两者对应问题。空间编码具有适合于动态测量的优点，但存在分辨率较低、受景物表面反射率不一致及颜色的影响等缺点。

时间编码是将多个不同的编码图案按时序先后投射到物体表面、得到相应的编码图像序列，将编码图像序列组合起来进行解码，从而解决投射图案和采集图像的对应问题。此类方法具有准确度高、分辨率高等优点。目前时间编码较多采用灰度条纹结合格雷码及相移技术进行编码，由于基于CCD的摄像机拍摄的条纹图案通常存在将灰度编码中条纹间的边界向暗条纹一边移动的缺点，无法得到精确的条纹定位从而影响三维测量精度。

发明内容：

本发明的目的是提供一种克服由于基于CCD的摄像机拍摄的条纹图案通常存在将灰度编码中条纹间的边界向暗条纹一边移动的缺陷，提取绿条纹中心得到精确的条纹定位从而提高三维测量精度的方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

基于绿条纹中心的颜色编码结构光三维测量方法，用颜色代替灰度进行编码，颜色采用三基色红、绿、蓝，使得每种颜色之间的差别达到最大，投射条纹中红蓝条纹编码按格雷码方式编排，解码时红条纹置0蓝条纹置1，在每相邻的红蓝条纹中插入一个像素宽的绿条纹，即将所有相邻红蓝条纹中取其最后一位像素投射绿条纹，解码时绿条纹码值不唯一，第j幅中绿条纹的码值只依赖于前[1，...，j-1]幅的红蓝条纹的码值而决定，与其相邻像素的颜色值无关。

所述的基于绿条纹中心的颜色编码结构光三维测量方法，采用绿条纹中心编码拍摄的图案，由于投射光强相同，绿条纹向红、蓝区域扩散程度相同，采用亚象素技术提取绿条纹中心，得到精确的条纹定位提高三维测量精度。

所述的基于绿条纹中心的颜色编码结构光三维测量方法，针对CCD获取的图像在解码时提出了一种码值自检测算法，该算法仅仅根据解码图像自身实现。

这个技术方案有以下有益效果：

1.本发明方法，最大限度减少颜色之间的模糊，提高条纹检测的抗干扰能力，解码更可靠。

2.本发明方法，条纹解码值只与其前几幅投射的相应条纹颜色值有关，与其相邻像素颜色无关，避免当物体表面不连续或非常陡峭时由于条纹压缩严重或丢失产生的解码误差。

3.本发明方法，采用亚象素定位技术提高绿中心，提供条纹定位精度，保证图像采样点与物面采样点的一一对应。

4.本发明方法，解码值可用其相邻像素的码值进行自检，如出现错误码值可用其相邻像素码值的平均值来修正。

附图说明：

图1是二进制灰度格雷码编码

图2是红蓝二色格雷码编码，其中红色用1指出的剖面线表示，蓝色用2指出的网格表示。

图3是绿条纹格雷码编码，其中红色用1指出的剖面线表示，蓝色用2指出的网格表示，绿色用3指出的密网格表示。

图4是四幅绿条纹中心颜色格雷码编码原理图，其中红色用1指出的剖面线表示，蓝色用2指出的网格表示，绿色用3指出的密网格表示。

图5是码值自检算法实现结果

本发明的具体实施方式：

实施例1：