[发明专利]一种基于相位匹配与极线几何约束的数字投影仪投影标示方法

权利要求书

1.一种基于相位匹配与极线几何约束的数字投影仪投影标示方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对相机和投影仪组成的测量系统进行标定，得到相机、投影仪各自的内外参数，以及相机和投影仪之间的极线约束关系；

S2：通过投影仪在物体表面投影一组相移条纹图和一幅设定灰度值的均匀灰度图，并由相机采集物体表面图像；

S3：根据相机采集到的对应于设定灰度值的投影图像的均匀灰度图，检测物体表面图像中对应于物体表面待投影标示特征的像素区域；

S4：根据相机采集到的相移条纹图，应用相移算法和多频外插算法，求解相机图像中待投影标示区域中各像素的绝对相位值；

S5：根据投影仪图像中绝对相位与其图像坐标之间的对应关系，并根据步骤S4中获取的待投影标示区域像素的绝对相位值，计算相机图像中待投影特征区域像素在投影仪图像中对应像素的水平方向坐标；

S6：根据步骤S1中预先标定好的相机和投影仪之间的极线约束关系，以及步骤S5中计算得到的相机图像中待投影标示特征区域在投影仪图像中对应像素的水平方向坐标，得到投影仪图像中的待投影标示区域，生成用于投影标示的图像，对物体表面进行投影标示。

2.根据权利要求1所述的一种基于相位匹配与极线几何约束的数字投影仪投影标示方法，其特征在于，所述步骤S1中相机和投影仪之间的极线约束关系具体为：

为对应于相机图像中的一点，其在投影仪图像中的对应点一定位于相应的极线上，利用相机与投影仪组成的双目系统的基本矩阵F，根据公式一所示的模型，计算相机图像中一点m在投影仪图像中所对应的极线l’。

I＝F^Tm#(公式三)。

3.根据权利要求1所述的一种基于相位匹配与极线几何约束的数字投影仪投影标示方法，其特征在于，所述步骤S2中相移条纹图为水平相移条纹图，设定的灰度值为255。

4.根据权利要求1所述的一种基于相位匹配与极线几何约束的数字投影仪投影标示方法，其特征在于，所述步骤S4中采用四步相移算法求解包裹相位，采用三频外插算法求解绝对相位。

5.根据权利要求1所述的一种基于相位匹配与极线几何约束的数字投影仪投影标示方法，其特征在于，所述步骤S5中投影仪图像中绝对相位与其图像坐标之间的对应关系包括使用公式一作为投影仪图像中绝对相位与图像水平方向坐标之间的对应关系模型；

其中，u为投影图像中的水平方向坐标；Φ_v(x,y)为投影条纹图中水平方向的绝对相位；N_v为投影条纹图中水平方向上条纹的周期数；W为投影图像的宽。

6.根据权利要求1所述的一种基于相位匹配与极线几何约束的数字投影仪投影标示方法，其特征在于，所述步骤S6中待投影标示区域包括投影图像中的水平方向坐标u和垂直方向坐标v，两者的约束关系为；

v＝a*u+b#公式二

其中，a和b分别为相机中像素在投影仪图像中对应的极线的系数。