[发明专利]一种二维运动物体的三维测量方法及装置

权利要求书

1.一种二维运动物体的三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，依次向待测运动物体投射N组正弦波条纹，相应获取所述正弦波条纹经待测运动物体表面反射所形成的N幅物体条纹图；

步骤2，去除所述N幅物体条纹图中的周期性条纹，并对已去除周期性条纹的物体条纹图进行特征点匹配和提取，计算出描述物体运动的旋转平移矩阵；

步骤3，根据所述未去除周期性条纹的物体条纹图、所述旋转平移矩阵以及带有物体运动信息的三维重构模型，计算运动物体的相位信息；

步骤4，根据所述运动物体的相位信息以及相位-高度转换关系，计算出物体的三维信息；

步骤2中采用SIFT算法对所述已去除周期性条纹的物体条纹图进行特征点匹配和提取；

步骤2中的去除所述N幅物体条纹图中的周期性条纹是根据投射条纹的频率，利用滤波器滤掉条纹信息，仅在图像中留下物体信息。

2.根据权利要求1所述的二维运动物体的三维测量方法，其特征在于，步骤2中所述旋转平移矩阵是采用奇异值分解法计算的。

3.根据权利要求2所述的二维运动物体的三维测量方法，其特征在于，步骤1中所述N组正弦波条纹可表示为：

其中，n＝1,2,3,…,N，s_n(x,y)为第n组正弦波条纹的二维坐标，x和y分别表示正弦波条纹的二维坐标的横坐标和纵坐标，a为待测运动物体的环境光强度，b为正弦波的强度调制，φ(x,y)为第n组正弦波条纹的相位分布。

4.根据权利要求2所述的二维运动物体的三维测量方法，其特征在于，步骤1中N幅物体条纹图可表示为：

其中，n＝1,2,3,…,N，d_n(x,y)为第n幅物体条纹图的二维坐标，x和y分别表示物体条纹图的二维坐标的横坐标和纵坐标，a为待测运动物体的环境光强度，b为正弦波的强度调制，φ(x,y)为第n幅物体条纹图的相位分布，Φ(x,y)为待测运动物体的高度引起的相位差。

5.一种二维运动物体的三维测量装置，其特征在于，包括：

用于依次向待测运动物体投射N组正弦波条纹，相应获取所述正弦波条纹经待测运动物体表面反射所形成的N幅物体条纹图的模块；

用于去除所述N幅物体条纹图中的周期性条纹，并对已去除周期性条纹的物体条纹图进行特征点匹配和提取，计算出描述物体运动的旋转平移矩阵的模块；

用于根据所述未去除周期性条纹的物体条纹图、所述旋转平移矩阵以及带有物体运动信息的三维重构模型，计算运动物体的相位信息的模块；

用于根据所述运动物体的相位信息以及相位-高度转换关系，计算出物体的三维信息的模块；采用SIFT算法对所述已去除周期性条纹的物体条纹图进行特征点匹配和提取；

去除所述N幅物体条纹图中的周期性条纹是根据投射条纹的频率，利用滤波器滤掉条纹信息，仅在图像中留下物体信息。

6.根据权利要求5所述的二维运动物体的三维测量装置，其特征在于，所述旋转平移矩阵是采用奇异值分解法计算的。

7.根据权利要求6所述的二维运动物体的三维测量装置，其特征在于，所述N组正弦波条纹可表示为：

其中，n＝1,2,3,…,N，s_n(x,y)为第n组正弦波条纹的二维坐标，x和y分别表示正弦波条纹的二维坐标的横坐标和纵坐标，a为待测运动物体的环境光强度，b为正弦波的强度调制，φ(x,y)为第n组正弦波条纹的相位分布。

8.根据权利要求6所述的二维运动物体的三维测量装置，其特征在于，N幅物体条纹图可表示为：

其中，n＝1,2,3,…,N，d_n(x,y)为第n幅物体条纹图的二维坐标，x和y分别表示物体条纹图的二维坐标的横坐标和纵坐标，a为待测运动物体的环境光强度，b为正弦波的强度调制，φ(x,y)为第n幅物体条纹图的相位分布，Φ(x,y)为待测运动物体的高度引起的相位差。