[发明专利]用于三维结构光重建的三步相移方法

说明书

本发明提供用于三维结构光重建的三步相移方法，包括：引入散焦三角二值模式，在不进行伽玛校正的情况下获得高质量的正弦条纹；采用改进的包含平均强度图像的三步移相算法得到包裹相位和目标掩模；采用多频法得到了展开相位；采用两步匹配方法得到相应的匹配点。本发明提供的用于三维结构光重建的三步相移方法，采用二维高斯滤波器对一个三角形区域进行离焦，获得正弦条纹，其正弦度优于FSP和DBP方法。该方法不需要伽玛校正，易于实现。利用改进的三步相移算法，可以得到目标掩模，减少重建噪声点和运行时间。由于采用了两步匹配的方法，可以快速准确地获取相应的匹配点。该方法具有良好的性能。该方法可以很好地重建细节。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，特别涉及用于三维结构光重建的三步相移方法。

背景技术

使用DLP投射装置的光学非接触式三维测量在过去几年中发展迅速。与其他三维形状测量方法相比，多频外差相移法是应用最广泛的技术之一，具有测量精度高、测量速度快等优点。然而，由于非线性伽马的影响，用商用投影仪很难产生理想的正弦条纹图案。针对非正弦光栅的误差，提出了几种补偿算法，如伽玛校正法和误差查找表法。所有这些方法都称为聚焦正弦模板(FSP)，预先利用平板来获得相关系数或相位误差，这既费时又不准确。最近，提出了一种离焦二值模式(DBP)生成正弦光栅的方法，该方法对投影仪的非线性伽马不敏感。然而，高阶谐波，如第三谐波，在条纹密集的情况下，对正弦曲线有着内在的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供用于三维结构光重建的三步相移方法，以解决DBP对投影仪的非线性伽马不敏感的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供用于三维结构光重建的三步相移方法，包括：引入散焦三角二值模式，在不进行伽玛校正的情况下获得高质量的正弦条纹；采用改进的包含平均强度图像的三步移相算法得到包裹相位和目标掩模；采用多频法得到了展开相位；采用两步匹配方法得到相应的匹配点。

进一步地，选择闭合频率70、64和59，使用频率为70和64的相位得到频率为6的相位，利用频率1的相位，得到较高频率的连续相位图。

进一步地，在匹配过程之前，采用立体校正获得匹配点，左、右图像的行与极外线平行。

本发明提供的用于三维结构光重建的三步相移方法，采用二维高斯滤波器对一个三角形区域进行离焦，获得正弦条纹，其正弦度优于FSP和DBP方法。该方法不需要伽玛校正，易于实现。利用改进的三步相移算法，可以得到目标掩模，减少重建噪声点和运行时间。由于采用了两步匹配的方法，可以快速准确地获取相应的匹配点。该方法具有良好的性能。复杂曲面重建实验表明，该方法可以很好地重建细节。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：

图1为本发明实施例提供的用于三维结构光重建的三步相移方法的流程步骤示意图；

图2为本发明实施例提供的一个周期内的三角波和正弦波的图形；

图3为本发明实施例提供的三角波的频谱；

图4a为本发明实施例提供的区域调制三角二值模板示意图；

图4b为本发明实施例提供的二维高斯滤波器散焦模式图；

图4c为本发明实施例提供的模拟模式的水平截面的强度示意图；

图4d为本发明实施例提供的方法与FSP方法相比的相位误差。

图5a为本发明实施例提供的投影后的捕获图像；

图5b为本发明实施例提供的分割后的二值图像。

具体实施方式