[发明专利]一种可靠的绝对模拟码检索方法

说明书

一种可靠的绝对模拟码检索方法属于结构光三维测量技术领域；该方法包括以下步骤：首先，分别计算理想高频绝对模拟码和理想低频绝对模拟码，然后，分别获得实际高频绝对模拟码和实际低频绝对模拟码，第三，计算实际高频绝对模拟码和实际低频绝对模拟码之间的差，第四，根据实际高频绝对模拟码和实际低频绝对模拟码之间的差，以及高频相移条纹周期，计算补偿参数，第五，计算校正的高频绝对模拟码，最后，确定本发明成立的条件；本发明可靠的绝对模拟码检索方法，重建三维结果中不存在粗大误差，重建结果较好地体现了被测表面的细节特征，效果理想。

技术领域

一种可靠的绝对模拟码检索方法属于结构光三维测量技术领域。

背景技术

基于结构光的三维测量方法作为一种非接触测量方法在逆向工程、工业检测、医学、虚拟现实等领域的应用具有巨大的发展潜力。结构光方法是一种主动式光学测量技术，基本原理是由结构光投射器向被测物体表面投射可控制的光点、光线或编码条纹结构，并由图像传感器获得图像，通过测量系统的几何关系计算得到被测表面的三维坐标。

基于数字条纹投影的结构光法由于其具有快速、非接触、高分辨率、高准确度以及简单易用的优点被广泛应用。对于条纹投影方法，目前有傅里叶变换、小波变换及相移方法来计算包裹模拟码，其中傅里叶变换和小波变换计算复杂，并且在测量条件恶劣时效果不理想，解码精度低。而相移方法计算简单、准确度高，适合于测量复杂表面，相移方法包括余弦相移、梯形相移、三角形相移。相移方法根据变形的条纹图像计算得到包裹模拟码，其主值范围为[0,T)，T为相移条纹周期，包裹模拟码包含不连续的周期T，因此必须进行模拟码展开获得连续的绝对模拟码。当测量复杂或者不连续的表面时，模拟码展开将会很困难。

目前模拟码展开方法主要包括两频率模拟码展开法、多频率模拟码展开法以及使用辅助编码条纹实现模拟码展开。两频率和多频率模拟码展开方法分别需要两组和多组不同频率的相移条纹图案，利用不同频率模拟码之间的代数关系确定模拟码级数，从而进行模拟码展开。由于模拟码是模拟量，抗干扰能力低，如果包裹模拟码存在一定程度的误差，可能会导致较大的模拟码展开误差。

与其他辅助编码相比，格雷码具有高抗干扰能力，因此普遍采用格雷码进行模拟码展开。格雷码与相移组合方法既能测量高度剧烈变化或不连续的表面又保持高精度，是目前被广泛应用的方法。但是该方法由于被测对象的非均匀反射率、噪声、背景强度、离焦以及数字投影仪非线性等的影响，相移条纹图像会偏离其理想的余弦波形而使包裹模拟码出现解码误差，而且格雷码条纹图像在黑白转换边界往往不是锐截断的而使格雷码解码出错，这两者都会导致绝对模拟码中存在明显的模拟码跳变，近似于整数倍条纹周期的误差，我们称之为周期跳变误差，这会使测量结果产生粗大误差。

为了减小周期跳变误差，国内外研究者提出了一些措施，取得了一定的效果。文章《Self-correction phase unwrapping method based on Gray-code light》提出了一种自校正模拟码展开方法，该方法利用包裹模拟码中跳变T的位置来校正格雷码跳变的位置，但是该方法需要分别通过相邻像素的模拟码和格雷码来确定包裹模拟码中跳变T的位置和格雷码跳变的位置，并需要确定搜索范围，时间开销大，自适应性差。文章《3-D shapemeasurement based on complementary Gray-code light》提出了一种基于互补格雷码的模拟码展开方法，这种互补方法与传统格雷码方法相比，该方法与传统格雷码方法相比，需要一幅额外的格雷码图案，格雷码数量是传统格雷码方法的两倍，并且需要一个相对复杂的解码过程。文章《Unequal-period combination approach of gray code and phase-shifting for 3-D visual measurement》提出了一种格雷码与相移非等周期组合方法，该方法的格雷码编码周期与相移周期不相等，且格雷码跳变位置与包裹模拟跳变位置不重合，在适用条件下则不产生周期跳变误差。然而，随着测量环境恶化和被测景物表面复杂性增加，所规定的限定条件得不到满足时，该方法获取的绝对模拟码中仍然存在周期跳变误差、测量结果仍会出现粗大误差。