[发明专利]一种基于位深度分割的投影加速方法、系统及装置

说明书

本发明提供了一种基于位深度分割的投影加速方法、系统及装置，属于计算机图像学领域，该方法将2ⁿ阶n位深度图像的单个通道亮度值分为高n‑i位和低i位两部分之和，用2^(n‑i)单位的光源亮度照射微镜生成高n‑i位，用1单位的光源亮度照射微镜生成低i位，从而在不降低图像质量的前提下，减少单个通道高n‑i位所需的翻转周期数，进而减少整个图像的投影周期，提升投影速度。本发明的投影加速方法、系统及装置不需要降低图像位深度即可实现投影加速，即实现加速投影的同时不会降低图像质量，且适用于不同通道数量的各种位深度图像序列，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于计算机图像学领域，更具体地，涉及一种基于位深度分割的投影加速方法、系统及装置。

背景技术

随着计算机图像应用的日益广泛以及自动化程度的进一步提高，计算机在工业测量领域有着不可替代的作用。三维深度信息对于系统的任务完成和性能至关重要，但是传统的计算机所处理的光学图像反映的是场景的光源亮度和颜色信息，丢失了现实中的三维深度信息。随着三维测量传感器的发展，多频相移方法得到广泛应用，主要是三频四步相移方法，测量的速度取决于投影装置投影的速度和相机同步进行采集的速度，目前主流工业相机的瓶颈基本都在于投影速度。

现今较先进的投影装置DLP(Digital Light Processing)与传统的投影装置对比有以下特点：

(1)采用反射方式成像，图像的形成依靠DMD(Digital Micromirror Device)微型反射镜阵列(简称微镜阵列)的翻转来实现，具有原生对比度高、机器小型化的特点，投影速度和分辨率都较高；

(2)通过积分的方式产生灰度图像，不同的灰度对应不同的翻转占空比，而投影的最高帧率则取决于微镜翻转的频率；

(3)可以进行多达4个光源通道(R-G-B-IR，即红色-绿色-蓝色-红外)的调制；有的DLP设备中IR通道会替换为W通道(white，白光)，用于调节RGB图像的显示亮度(例如环境光较强时需要将图片调亮才能看清楚)，由于提升显示亮度会降低RGB图像的饱和度，导致图像质量下降，有些类型的DLP会禁用或去掉IR通道或W通道；根据DLP类型不同，各光源通道可以独立投影或顺序轮流投影。

灰度调制的任务是由光源和微镜共同完成的，提升投影速度的可行办法就是减少微镜的翻转周期。而如果能够减少投影图像的位深度，将能够减少微镜翻转的周期，以收获更快的投影速度，甚至将所需图像压缩至预加载空间的存储容量限制以内，以实现最大的投影速度。但是，2^m位深度图的1阶宽度相当于2ⁿ位深度图的1阶宽度的2^n-m倍，nm，2^m位深度图的1单位亮度也相当于2ⁿ位深度图的1单位亮度的2^n-m倍，因此，减少图像位深度会导致图像色阶的大幅度下降，从而导致图像质量大幅下降。例如，8位深度单通道灰度图具有256阶的灰度，而7位深度单通道灰度图仅具有128阶的灰度，在构成正弦光栅的过程中，7位灰度图像将具有比8位灰度图更严重的锯齿，从而影响测量的精度。

为此，亟需一种能够提升投影速度且不降低图像质量的方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于位深度分割的投影加速方法、系统及装置，其目的在于，将2ⁿ阶n位深度图像的单个通道亮度值分为高n-i位和低i位两部分之和，用2^(n-i)单位的光源亮度照射微镜生成高n-i位，用1单位的光源亮度照射微镜生成低i位，从而在不降低图像质量的前提下，减少单个通道高n-i位所需的翻转周期数，进而减少整个图像的投影周期，提升投影速度。