[发明专利]一种基于莫尔条纹的相机深度变化的测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于莫尔条纹的相机深度变化的测量方法，其包括以下步骤：采集基准光栅图像；改变相机的深度，并采集此时的光栅图像；将所述两光栅图像进行拍频处理，得到合成的莫尔条纹，并采用低通滤波处理，以提取所述莫尔条纹图像的频率；根据所述莫尔条纹图像的频率信息，进而得到相机的深度变化大小。一种基于莫尔条纹的相机深度变化的测量系统，包括：图像采集模块；图像处理模块；深度计算模块。本发明在保证一定精度的前提下实现简单，不确定度低，可实时测量；同时本方案对光源的要求及测量环境要求相对较低，实验环境易于实现，具有很强的适应性，在算法方面，提高了测量效率；可广泛应用于图像处理领域。

技术领域

本发明涉及数字图像处理领域，具体为基于莫尔条纹的相机深度变化的测量方法及系统。

背景技术

相机的空间位姿分别为X方向、Y方向、Z方向、俯仰、偏航、翻滚6个自由度，而相机深度变化在空间位姿的表示方法中通常指相机在Z方向的位置变化。在视觉测量中，针对不同位姿下，选择不同的测量策略，可以提高测量系统的适应性。在目前的深度测量方法中，普遍使用双目视差的原理进行深度测量，但是该方法需要复杂的标定过程，测量精度也随着深度的不同而变化，同时测量范围也有诸多的限制。在单目的测量方法中采用更多的是利用特定图像尺寸的变化来计算相机深度的变化，这种方法精度低，而且同样需要复杂的标定过程，同时对环境要求高，无法满足在不同环境下的精确测量。

综上，该技术有必要进行改进。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种简便、快速、稳定的测量相机深度的方法及系统。

本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于莫尔条纹的相机深度变化的测量方法，其包括以下步骤：

采集基准光栅图像；

改变相机的深度，并采集此时的光栅图像；

将两光栅图像进行拍频处理，得到合成的莫尔条纹，并采用低通滤波处理，以提取所述莫尔条纹图像的频率；

根据所述莫尔条纹图像的频率信息，进而得到相机的深度变化大小。

作为该技术方案的改进，所述方法还包括对所述莫尔条纹图像进行傅里叶变换，进而得到所述莫尔条纹图像的频率。

作为该技术方案的改进，所述步骤包括：通过相机采集空间周期为d的光栅图像，得到的基准光栅图像可表达式为：

其中，A为光栅图像的振幅，d₁为成像后的光栅周期，为初始相位。

作为该技术方案的改进，由针孔相机成像规律可得光栅在焦点处垂轴放大率为：

其中，F为所述相机的焦距，L为基准面与相机之间的距离，β

为镜头的垂轴放大倍率。

作为该技术方案的改进，所述基准光栅成像后的光栅周期为：

作为该技术方案的改进，当改变相机的深度后，此时采集的图像的光栅周期为：

其中ΔL为所述相机的深度变化值。

进一步地，所述两光栅合成条纹的表达式为：

进一步地，所述方法还包括对所述两光栅图像进行拍频处理后，

采用低通滤波处理，得到所述莫尔条纹低频分量的频率：