[发明专利]物体三维形貌测量方法、系统和计算机可读存储介质

说明书

本发明提供一种物体三维形貌测量方法、系统和计算机可读存储介质，所述方法包括：接收外界阳光，并将其作为测量用的光源；将所述阳光照射在具有预设图案的模板上，以形成对应的阴影图案；将所述阴影图案投影在被测物体上；拍摄被所述阴影图案投影的被测物体，以得到对应的变形图案；采用傅里叶变换轮廓术计算得出所述变形图案上变形条纹的相位；结合所述被测物体的纹理和计算得出的相位进行双目匹配，以获取所述被测物体的三维形貌。本发明采用阳光作为光源以对物体表面形貌进行主动双目三维测量，无需投影成像光学系统，并且只需一个模板或者再加上若干个平面反射镜即可实现野外三维测量任务，整体结构简单，测量成本较低。

技术领域

本发明涉及三维测量与数字成像技术领域，尤其涉及一种物体三维形貌测量方法、系统和计算机可读存储介质。

背景技术

基于结构光照明的光学三维传感技术在工业检测、产品质量控制、机器视觉、即时定位与地图构建(SLAM)、影视特技和生物医学等领域有广泛的应用。随着计算机技术、投影技术、激光技术、数字图像获取设备等的快速发展，多种光学三维测量技术已经进入商业应用阶段，同时各种新的三维测量方法还在不断涌现。光学三维测量方法是通过运用适当的光学和电子仪器非接触地获取被测物体形貌的方法和技术。

双目视觉三维测量系统是一种研究较多的光学三维传感技术，已经应用在不少领域，其主要分为被动双目系统和主动双目系统。被动双目系统无需辅助的结构光照明设备，直接从多视角二维图像序列中提取物体的三维信息。因此，被动双目系统依赖物体表面反射率情况，存在对应点匹配鲁棒性差，匹配的数据点稀疏等问题。主动双目系统通过投影装置投射特殊的图案到物体上，降低对应点匹配的难度，提高匹配鲁棒性，可以获得浓密的三维数据，是目前应用广泛的三维测量技术。然而，在天气晴朗的环境条件下进行野外三维测量任务时，强烈的阳光照射对采用可见光的光学三维测量系统影响很大，甚至无法进行测量。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种物体三维形貌测量方法、系统和计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明第一方面提出了一种物体三维形貌测量方法，包括：

接收外界阳光，并将其作为测量用的光源；

将所述阳光照射在具有预设图案的模板上，以形成对应的阴影图案；

将所述阴影图案投影在被测物体上；

拍摄被所述阴影图案投影的被测物体，以得到对应的变形图案；

采用傅里叶变换轮廓术计算得出所述变形图案上变形条纹的相位；

结合所述被测物体的纹理和计算得出的相位进行双目匹配，以获取所述被测物体的三维形貌。

本方案中，将所述阳光照射在具有预设图案的模板上，还包括：

通过至少一个反射镜改变外界阳光的照射路线，并使改变后的阳光照射在具有预设图案的模板上。

本方案中，将所述阴影图案投影在被测物体上，还包括：

通过至少一个反射镜改变所述阴影图案的投影路线，并使改变后的阴影图案投影在所述被测物体上。

本方案中，所述预设图案为散斑图案、正弦条纹图案、周期性栅栏图案的一种或几种。

本方案中，在采用傅里叶变换轮廓术计算得出所述变形图案上变形条纹的相位之后，还包括：

基于所述相位进行双目匹配，计算出所述被测物体的高度分布。

本发明第二方面还提出一种物体三维形貌测量系统，所述物体三维形貌测量系统包括：存储器及处理器，所述存储器中包括一种物体三维形貌测量方法程序，所述物体三维形貌测量方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：