[发明专利]一种基于结构光系统几何约束的相位展开方法

权利要求书

1.一种基于结构光系统几何约束的相位展开方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，构建光栅投影的结构光三维测量系统，标定摄像机与投影仪，得到相应的摄像机投影参数矩阵和投影仪投影参数矩阵；

步骤2，投影仪向被测目标投影光栅条纹图案，并由摄像机采集经被测目标表面调制的变形光栅条纹图，计算处理得到包裹相位；

步骤3，给定最近深度的虚拟平面z_min，根据几何光学和镜头针孔模型，将摄像机映射平面映射到投影仪成像平面，通过投影仪成像平面上相应的摄像机映射平面预定义相位图，建立相应最小虚拟相位图Φ_min；

所述最小虚拟相位图Φ_min按如下步骤获得：

步骤3.1，给定感兴趣最近深度虚拟平面z^w＝z_min；

步骤3.2，由摄像机像素点(u^c，v^c)和步骤3.1给定的虚拟平面z_min确定出像素坐标对应的世界坐标x^w和y^w：

其中表示标定得到的摄像机投影参数矩阵P^c在第i行第j列的元素；

步骤3.3，按照下列公式由步骤3.2确定的x^w和y^w计算出摄像机像素点(u^c，v^c)在投影仪成像平面上相应的(u^p，v^p)：

s^p[u^p v^p 1]^t＝P^P[x^w y^w z_min 1]^t；式中，P^P表示投影参数矩阵表示、s^p表示投影参数缩放因子；

步骤3.4，当(u^p，v^p)已知，则摄像机像素点(u^c，v^c)的相应绝对相位值可以在投影空间内被唯一地定义为：

其中条纹图案沿着u^p方向正弦变化，并沿v^p方向保持不变，T为投影仪投影的条纹周期，从而建立最小虚拟相位图Φ_min；

步骤4，根据最小虚拟相位图Φ_min确定出各点的条纹级次K，实现包裹相位的展开；

其中K(x，y)为条纹级次，ceil[]为取最接近的最大整数的上限运算符，Φ(x，y)为最后得到的真实连续相位。

2.根据权利要求1所述的基于结构光系统几何约束的相位展开方法，其特征在于：步骤1中标定摄像机与投影仪时，在同一个世界坐标系下对摄像机和投影仪进行标定，且将世界坐标系与摄像机镜头坐标系重合。