[发明专利]一种基于投影平面的彩色编码光栅串扰补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于投影平面的彩色编码光栅串扰补偿方法，该方法通过分别投影传统黑白光栅和彩色光栅(水平和竖直方向)于一个标准平板上，基于投影坐标转换公式建立灰度绝对相位和彩色绝对相位之间的误差查找表err(u_p,v_p)。接着投影彩色光栅于待测实物上，解包裹相位得到实物的绝对相位。通过在投影平面寻找对应点相位值的补偿量，之后便可以获得串扰补偿后的相位。不同于其他彩色通道补偿方法，该方法通过建立一个误差查找表，在投影平面上利用点对点的全灰度值补偿，有效地抑制和修正了彩色串扰误差。本发明方法提出了一种可行的串扰补偿算法，保证彩色光栅轮廓术三维测量的精度和优点，可以应用于快速三维测量领域。

技术领域

本发明涉及在光学三维形貌测量、重建、结构光技术。本发明涉及一种彩色光栅误差补偿方法，更进一步，涉及一种基于投影平面的彩色编码光栅串扰补偿方法。

背景技术

随着网络通信技术的发展和生产生活需求的扩张，各行业需要一种简单方便的物体三维形貌测量方法。根据测量时是否与被测量物体接触，三维测量分为接触式和非接触式，非接触式三维测量技术在具备同样高精度的条件下还具备传统接触式测量技术所不具备的优点：如测量工件表面保护、大型工件测量、耗时少、便携等。近年来非接触式三维测量技术在文物保护、逆向工程、虚拟现实等领域也得到越来越多的应用。

三维重建技术是三维测量技术的延伸，通过一定的方法获取目标物体的三维形貌信息，并通过一定的算法处理，重建物体的三维轮廓。

基于各种结构光对物体表面进行三维形貌测量的技术不断涌现，并以各自的特点应用于不同的领域。由于条纹图案设计和实现精度高、自动化程度高、易于识别，光学三维测量中投影图案主要趋向于使用条纹模式。条纹结构光投影法是一种基于三角测量原理的主动式光学测量方法。彩色投影图案可以增加基本代码的数量并且确保编码唯一，对运动物体进行重建，所以随着彩色高精度投影仪和电荷耦合元件(CCD)相机的发展，彩色复合正弦条纹投影技术被广泛的研究和应用。彩色条纹的各个颜色通道可以携带更多的相位信息，从而减少图像拍摄次数，提高测量速度。

存在的问题：彩色编码涉及到的彩色投影仪与彩色CCD相机的通道间颜色串扰问题，会直接影响相位的计算，降低物体三维形貌测量的精度。随着彩色光栅条纹投影技术的发展和广泛应用，颜色通道间串扰消除问题的研究变得越来越重要。采用的投影条纹的图片数量又直接影响到三维重建的快速性和实时性。彩色编码条纹技术在实际应用中存在有许多技术问题需要解决。为了覆盖所有的光谱范围,投影和成像系统颜色通道间存在着串扰和不平衡问题,从而改变了条纹的形状,会在解包裹的绝对相位中产生很大的相位误差最终影响三维重建精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种基于投影平面的彩色编码光栅串扰补偿方法。该方法能够在彩色编码光栅三维测量过程中，补偿由于R\G\B通道之间光强的串扰和不平衡所造成的相位误差，避免相位波动得到正确的相位信息。采用较少的投影图片可以满足对待测物体的快速测量，保证三维重建过程中的精度和效率。

本发明的一种基于投影平面的彩色编码光栅串扰补偿方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：将3频3步黑白条纹图(水平和竖直)和彩色条纹图(水平和竖直)分别投影于标准平板，分别采集这两组图像；

步骤2：根据步骤1中采集的水平和竖直方向的彩色图像进行通道分离，将彩色变形条纹图分离到R\G\B三个通道中，共得到18(9+9)张单通道图像；