[发明专利]一种基于彩色光栅的快速三维立体重建方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面贴装设备中的图像处理领域，特别涉及一种基于彩色光栅的快速三维立体重建方法。

背景技术

目前，三维立体重建有多种方法，如：双目视觉立体重建技术、基于物体外部轮廓线的立体重建技术、深度图像和彩色图像相结合的立体重建方法以及光栅投影立体重建方法等。

经典的光栅立体重建方法采用的是相位测量法，其基本原理是：将光栅分别投影到参考平面和被测物体表面，由于参考平面选取的是水平平面，投影到上面的参考光栅不会发生变形；当光栅投影到被测物体表面时，光栅会产生不同程度的变形，这是由于投影光栅受到了被测物体表面高度的调制，这种变形可解释为相位和振幅均被调制的空间载波信号。所放置的被测物体高度不同，光栅的相位变化程度也随之不同，二维平面变形条纹的相位变化中携带有物体表面的三维形貌信息。因此，通过求取相位的变化值，就可以得到物体在相应点处的高度，从而得到三维物体的轮廓形状。

但是经典的光栅投影法对投影仪与摄像机的几何放置关系有严格要求，在实际操作不利于调整。而且经典法使用的投影光线是灰度结构光，其单幅信息量小，实现编码需要投影多幅图像，不利于实时性。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于彩色光栅的快速三维立体重建方法。

本发明一种基于彩色光栅的快速三维立体重建方法所采用的技术方案为：本文系统所搭建的三维立体视觉系统是以一个CCD摄像机、一台DLP投影仪、工作平台以及工业控制计算机组成，投影仪向工作平台投射彩色光栅条纹，摄像机通过其所在的空间位置，对位于工作平台的待测芯片进行拍照采图，计算机收集图像并进行滤波处理，基于彩色光栅投影法的原理计算出芯片的三维形状信息。在该技术方案中，完成物体的立体重建只需采集一幅彩色光栅投影图，很好地达到了工业产品缺陷检测的精度要求和实时性要求。

本发明采用如下技术方案：

一种基于彩色光栅的快速三维立体重建方法，包括如下步骤：

S1在三维立体视觉系统中，获取标定图像，所述三维立体视觉系统包括摄像机、投影仪、工作平台及计算机；

S2设计彩色光栅投影条纹；

S3在三维立体视觉系统中，打开投影仪，拍摄在在无待测芯片的彩色光栅投影背景图，把待测芯片放置在工作平台上，将彩色光栅投影到待测芯片上，采集包含待测芯片的彩色光栅投影图；

S4采用改进的双边滤波算法对包含待测芯片的彩色光栅投影图进行滤波；

S5对滤波后的包含待测芯片的彩色光栅投影图进行灰度化；

S6采用占宽比例法计算条纹差值，进一步得到偏移距离，计算公式为d＝n*β，d为偏移距离，β为光栅条纹的宽度，n则为条纹偏移的差值，所述β在系统标定时通过光栅设计直接获得；

S7根据彩色光栅投影三维数学模型进行高度恢复。

所述设计彩色光栅投影条纹具体采用彩色投影光栅的蓝、绿、青、红、品红和黄六种颜色，编号为1-6，周期为6。

所述S4中改进的双边滤波算法采用局部加权平均的方法获取复原图像的像素值；