[发明专利]相位映射辅助三维成像系统快速对应点匹配的方法及装置

说明书

本发明适用于光学三维数字成像技术领域，提供了一种相位映射辅助三维成像系统快速对应点匹配的方法，包括：步骤S1，采集包含被测物体信息的图像，并经计算得到由被采集到的每个点的相位值组成的第一相位分布图和第二相位分布图；步骤S2，利用第一相位分布图中每个点的相位值和预置的第一标定数据，用相位映射估计出被测物体的空间三维点坐标；步骤S3，将空间三维点坐标重投影到第二相位分布图所在的平面上，得到参考对应点；步骤S4，在以与第一相位分布图中某个点相对应的参考对应点为中心的一个像素大小范围内的极线上，根据某个点的相位值查找出该点的对应点，实现对应点匹配。本发明提供的方法缩小了查找范围并缩短了查找时间。

技术领域

本发明属于光学三维数字成像技术领域，尤其涉及一种相位映射辅助三维成像系统快速对应点匹配的方法及装置。

背景技术

三目三维成像系统是一种非接触式、全场测量的光学三维数字成像系统。该系统采用投影装置投影一组正弦光栅或准正弦光栅到物体表面，采用成像装置采集经物体表面面形调制后的条纹图，结合相移技术计算每一测量点的空间相位值，之后利用相位信息在两个成像装置的成像面上找到对应点，根据三角测量法计算得到物体表面的三维信息。三目三维成像系统由于其高成像密度、高成像速度、高测量精度和高测量普适性而得到广泛应用。

随着三维成像和测量技术的快速发展，缩短测量时间和提高测量精度成为目前主要的研究方向。三维成像和测量技术最为关键的步骤是对应点的匹配，为了缩短对应点匹配时间，现有技术提出了一些匹配对应点的方法，比较典型的有：1、利用灰度值或正交相位值在图像面上全局搜索实现对应点匹配；2、基于极线约束利用灰度值或单方向相位值实现对应点匹配。第1种方法是每个有效点在整个图像范围内找对应点，第2种方法是每个有效点沿极线查找对应点；现有技术提出的对应点匹配法，在匹配过程中都需要使其中一个图像面上的每一个有效点在另一个图像面上进行全局搜索或者沿着对应的极线搜索，从而导致搜索范围大、查找时间长，直接影响到了三维成像过程中对应点匹配的时间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种相位映射辅助三维成像系统快速对应点匹配的方法及装置，旨在解决三维立体对应点匹配过程中存在的搜索范围大、查找时间过长的问题。

本发明提供了一种相位映射辅助三维成像系统快速对应点匹配的方法，所述三维成像系统包括：第一成像装置、投影装置和第二成像装置，所述第一成像装置和所述第二成像装置位于所述投影装置的两侧，所述方法包括：

步骤S1，利用投影装置投影光到被测物体表面，并利用第一成像装置采集包含被测物体信息的图像，根据所述图像计算所述被测物体的每个点的相位值得到由所述被测物体的每个点的相位值组成的第一相位分布图；并利用第二成像装置采集包含被测物体信息的图像，根据所述图像计算所述被测物体的每个点的相位值得到由所述被测物体的每个点的相位值组成的第二相位分布图；

所述第一相位分布图所在的平面为第一成像装置图像平面去除镜头畸变之后得到的归一化平面，所述第二相位分布图所在的平面为第二成像装置图像平面去除镜头畸变之后得到的归一化平面；

步骤S2，利用所述第一相位分布图中每个点的相位值和预置的第一标定数据，用相位映射估计出被测物体的空间三维点坐标；

步骤S3，将被测物体的所述空间三维点坐标重投影到所述第二相位分布图所在的平面上，得到所述第一相位分布图中的每个点在所述第二相位分布图所在平面上相对应的参考对应点；

步骤S4，根据所述第一相位分布图中的某个点的三维坐标和预置的第二标定数据确定第二相位分布图所在平面上的极线的方程，在以所述某个点相对应的参考对应点为中心的一个像素大小范围内的所述极线上，根据所述某个点的相位值查找出该点的对应点，实现对应点匹配。

进一步地，相位映射公式为：