[发明专利]一种De Bruijn彩色结构光编码图像的中心彩色条纹的颜色聚类化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种De Bruijn彩色结构光编码图像的中心彩色条纹的颜色聚类化方法，属于计算机图像处理技术领域。

背景技术

光学三维测量技术指的是使用光学的手段测量物体的形貌，从而获取物体形面的三维坐标数据，并以此数据对物体的形面做出判断和评估，或对物体的三维形貌进行重建。而基于结构光的三维重构系统是传统立体视觉系统的一种改进与延伸。

结构光法是将激光器或投影机等发出的光束经过光学系统形成某种形式的光，包括点、单线、多线、单圆、同心多圆、网格、十字交叉、灰度编码图案、颜色编码图案和随机纹理投影等投向景物，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和相关设备的结构参数进行计算、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。其中对结构光的编码方法的研究已经有很多，时间编码是使用最为广泛第一种编码方式。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，是目前分辨率最高、测量误差最小的编码方法，但其速度较低，不能快速实时地对物体进行重构。由于彩色图像提供了比灰度图像更为丰富的信息，且基于彩色结构光编码测量速度快，可以实时地对物体进行重构。因此，基于彩色编码的图案法正受到人们越来越多的关注。

哈尔滨理工大学李粉兰等人提出了一种连续变化颜色编码方案，颜色编码图案的颜色从红、到绿、到蓝呈线性变化，利用波长与相位位移之间的关系，建立其光平面的几何位置与投影角之间的数学模型，从而实现用光波的波长(颜色)对其所在光平面的投影角的编码。由于迪布鲁英(De Bruijn)序列，具有预先的可确定性和可重复性，所以由迪布鲁英伪随机序列生成的彩色结构光编码方法已成为了彩色结构光三维重构最广泛应用的方法之一。在以往的研究中，彩色结构光编码方法多用于空间编码和直接编码，而且大多数都能用于动态物体的测量，但由于受到CCD摄像机的颜色保真度及分辨率的影响，很容易受到CCD摄像机的影响而无法得到理想的效果和精度，不容易找到清晰的、无二义性的对应，对三维物体的测量精度不高，很难用于精确物体的测量。同时，由于运用的颜色一般多于三种，容易出现颜色混淆不易识别的问题，而且通常采样密度和分辨率都不高。彩色结构光的编码方法和解码技术在结构光的数据获取中起着至关重要的作用而影响着系统的测量精度、速度和可靠性。

发明内容

为了准确地对De Bruijn彩色结构光编码图像的中心彩色条纹的颜色进行分类，本发明提出一种De Bruijn彩色结构光编码图像的中心彩色条纹的颜色聚类化方法。

一种De Bruijn彩色结构光编码图像的中心彩色条纹的颜色聚类化方法，其特征在于，该方法所需设备和实现步骤如下：

所需设备：如图1所示，所需设备包括投影机1，投影屏幕2，摄像机3，计算机4，待测物体5；其中投影机1和摄像机3都通过电缆与计算机4连接。

实现步骤：

步骤1、在计算机4中，利用具有随机特性与确定性的De Bruijn伪随机序列，产生一幅7元3级De Bruijn序列彩色结构光编码图像，该图像背景颜色为黑色，其RGB值为(0，0，0)，每条彩色条纹的宽度为一个像素，任意两条相邻彩色条纹颜色都不相同并且间隔3个像素，7种颜色分别用a₁，a₂，a₃，a₄，a₅，a₆，a₇表示，其中颜色a_x的RGB值分别用r_x，g_x，b_x表示，x＝1，2，...，7；颜色a₁的RGB值为(0，0，1)，颜色a₂的RGB值为(0，1，0)，颜色a₃的RGB值为(0，1，1)，颜色a₄的RGB值为(1，0，0)，颜色a₅的RGB值为(1，0，1)，颜色a₆的RGB值为(1，1，0)，颜色a₇的RGB值为(1，1，1)。

步骤2、计算机4通过投影机1将步骤1中产生的De Bruijn序列彩色结构光编码图像经过待测物体5调制后投影到投影屏幕2上，生成调制后的投影图像。

步骤3、计算机4通过摄像机3拍摄步骤2生成的调制后的投影图像，得到彩色结构光编码图片。