[发明专利]用相位计算实现线结构光三维测量的方法

摘要

本发明是三维传感技术中一种用相位计算实现线结构光三维测量的方法。用投影设备对被测物体进行线扫描，用摄像装置记录下线结构光图像序列，采用相位测量轮廓术的相位计算公式分别计算出基频相位和多个高频截断相位，根据时间相位展开方法得到绝对相位，再根据亮度调制滤除相位图中信噪比低的区域，最后用相位和系统标定参数计算出被测物体表面的三维坐标。本发明可用于包括激光线扫描的线结构光三维测量技术。本发明方案具有计算效率高、抗干扰能力强和测量精度高的优点。

主权项

一种基于线结构光扫描的三维测量方法，其特征在于用投影机向被测物体投射采用计算机设计编码的线结构光图案，线结构光图案的任一行或任一列灰度值为A，A为投影机最大灰度级，图案其余区域灰度值为0，扫描过程中，线的位置从图案的第一行或第一列依次移动到最后一行或最后一列，用摄像装置记录下线结构光图像序列，用相位测量轮廓术的相位计算公式得到图像序列的相位，所述相位计算公式为：Φ(xc,yc)=arctan[Σn=0Hp-1Inc(xe,yc)sin(2πfnHp)Σn=0Hp-1Inc(xc,yc)cos(2πfnHp)],]]>其中，Hp表示所述投影机空间的高度；n表示扫描线的位移系数；(xc，yc)表示所述摄像装置空间坐标，表示位移系数为n的摄像装置图像在像素点(xc，yc)处的灰度值；Φ表示所述摄像装置记录的图像在像素点(xc，yc)处的相位值；f表示所述相位值对应的空间频率；滤除相位图中信噪比低的区域，根据相位和系统标定参数确定被测物体表面的三维坐标；所说的用相位测量轮廓术的相位计算公式得到图像序列的相位，是通过用相位测量轮廓术的相位计算公式分别计算出基频相位和多个高频截断相位，当f取基频时，所述相位计算公式计算出的是基频相位；而当f取高频时，所述相位计算公式计算出的是未展开的高频相位；根据时间相位展开方法用基频相位依次对高频相位进行展开得到绝对相位，这些操作的目的是利用展开高频相位抑制随机噪声，并获得高精确度的相位信息；所说的滤除相位图中信噪比低的区域，是利用相位测量轮廓术的计算公式得到图像序列的亮度调制，所述亮度调制的计算公式为：Bc(xc,yc)=2Hp[Σn=0Hp-1Inc(xc,yc)sin(2πnHp)]2+[Σn=0Hp-1Inc(xc,yc)cos(2πnHp)]2,]]>其中，Bc表示所述摄像装置图像在像素点(xc，yc)处的亮度调制，Bc值的大小能反映该点相位是否有效，根据Bc值设定一个阈值K，把相位图中亮度调制小于该阈值的像素区域滤除，目的是去除信噪比低的无效相位；具体包括：把摄像头坐标区域{(xc，yc)|Bc(xc，yc)≥K}判定为有效测量区域，保留该区域内的相位，而把区域{(xc，yc)|Bc(xc，yc)＜K}判定为无效区域，舍弃该区域内的相位。