[发明专利]基于全自动曝光的高动态范围光栅投影三维测量方法

摘要

本发明公开了一种基于全自动曝光的高动态范围光栅投影三维测量方法，该方法包括首先由相机采集一组投影仪投射的光栅，此时曝光时间为初始值t1。然后，对于采集到的图像，计算条纹调制度I"。根据相机的噪声水平曲线，求得调制度阈值I"t。然后可以根据该阈值计算整个测量过程一共需要的一组N个曝光时间。然后，根据计算得到的N个曝光时间，自动拍摄N组光栅条纹。用这N组条纹图可由传统相移算法求得N个相位图。对于原始图像中的所有像素点，根据条纹调制度信息I"将它们分为N组，则对于第i组中的所有像素，其在第i个相位图中的相位则是受噪声影响较小的相位。根据此规则，将N个相位图融合成一个最终的相位图，从而结合标定信息求得物体的具有高动态范围的三维信息。

主权项

一种基于全自动曝光的高动态范围光栅投影三维测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1.使用投影仪在表面纹理复杂的待测物体上投射所需的N幅标准相移正弦光栅图像I,对N幅条纹图进行采集,此时相机的曝光值为t1；S2.对于步骤S1中采集得到的条纹图，求解条纹图的调制度系数I″并计算相机的噪声响应曲线，获取相机的最大噪声标准值σ；S3.在考虑噪声的情况下，由噪声引起的相位误差的标准差σφ,相移步数N，相机噪声标准差σ以及调制度系数I”之间有如下关系：σφ=2NσI′′;]]>S4.确定每一次测量的具体曝光时间；S5.确定一共需要的曝光次数M；S6.将采集图片中的所有像素进行分类：根据曝光时间为t1时求得的调制度系数I”以及ratio，将采集图片中的所有像素分为M类：Gi，i＝1，2，…M。第i类像素Gi的调制度系数范围为(It”/ratioi‑1,It”/ratioi‑2)，该类像素可以在曝光时间为ti时得到准确测量；S7.获取最终相位信息：计算得到所需的一组曝光时间ti，i＝1，…M后，测量系统自动在这些曝光值下拍摄M组相移图，每一组相移图根据相移算法获取一个相位图，相位的计算公式为：φ=arctan[Σn=1NInsin(2πn/N)Σn=1NIncos(2πn/N)].]]>针对图像中的每一个像素，根据上述的分类规则在相应的相位图中选择高质量的相位，最终获取一幅融合之后的主值相位图；S8.对主值相位进行展开得到绝对相位，根据经典光栅投影的相位到高度的转换公式，最终求得测量物体的三维信息。