[发明专利]一种用于视觉三维测量组合编解码的容错方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及视觉三维测量领域，尤其涉及该领域中的组合编解码方法及其容错方法。

（二）背景技术

视觉三维测量方法主要包括结构光法和双目法两类，两类方法通过编解码过程划分测量空间，目的是提高测量效率(速度)同时保证测量准确度。

编解码方法主要包括空间编解码法和时间编解码法，其中前者测量效率较高，后者测量准确度较高。

时间编解码法主要分为数字码、模拟码、组合码三类。

数字码将测量空间划分为若干区域，每个区域对应一个数字码值，因此数字码分辨率较低、抗干扰能力强。代表性的数字码有二进制码、多进制码、格雷码、RGB码等。

模拟码理论上可实现测量空间的连续划分，测量空间中的每个点对应一个模拟码值，因此模拟码分辨率高，但抗干扰能力弱。代表性的模拟码有相移法、强度比法、颜色比法等。

组合码将数字码与模拟码结合，首先利用数字码将测量空间划分为若干区域，然后在每个区域内利用模拟码进行连续划分。这样，既避免了模拟码跨度过大导致的抗干扰能力弱，又实现了测量空间的连续划分。组合编解码的具体过程为，利用投射器依时序向测量空间投射数字码和模拟码，利用摄像机拍摄相应的多幅图像。以测量空间中某点为例，根据该点的图像信息，确定该点的数字码值k即可确定其所在的区域k；确定该点的模拟码值即可确定其在区域k内的具体位置；最后，利用组合码值即可确定该点在测量空间中的位置，式中为数字码周期长度。

近年来，国内外研究者提出多种组合码，它们的基本特点为，编码时数字码周期长度和模拟码周期长度相等，且数字码起始点和模拟码起始点相同(即各个数字码周期边缘与模拟码周期边缘一一对齐)；它们的不足之处在于，解码时，图像信息提取误差(灰度、颜色的判断误差)可能会导致数字码值k错误(在周期边缘附近尤为明显)，从而导致组合码值错误，最终产生测量粗大误差(约为的整数倍)，而由产生的误差远小于由k产生的误差。为了避免测量粗大误差，国内外研究者提出了一些周期边缘处的码值判别与修正规则，对于某些粗大误差点具有一定效果；但未系统地分析编解码方法与码值错误的关系，未建立该关系的数学模型，未在整个编码空间(对应整个测量空间)利用编解码方法消除粗大误差点，而这正是本发明致力解决的问题。

（三）发明内容

本发明的目的在于克服视觉三维测量组合编解码过程中，由图像信息提取误差带来组合码值错误，从而导致测量粗大误差的不足，提供一种能够避免组合码值错误的容错方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤一：

将编解码过程转换到归一化空间进行，归一化因子设为

式中t_m为模拟码周期的物理长度；t_s为数字码周期的物理长度。

则归一化空间中的模拟码周期长度，数字码周期长度。

步骤二：

编码时，设定；设定模拟码起始点O_m相对于数字码起始点O_s滞后。如图1所示为部分编码，图中横轴为组合码值，反映被测点在编码空间中的位置；纵轴表示模拟码值、数字码值；o为组合编码的起始点；图中粗实线表示数字码，粗虚线表示模拟码。

步骤三：

解码时，被测点所在的模拟码周期序数k_m(k_m=0, 1, 2, 3……n)根据被测点的数字码值k_s和模拟码值由式(1)求得，式中fix为向下取整函数。

                (1)

组合码值由式(2)求得

                      (2)

本发明的有益效果有：

1. 在整个编码空间内，修正了由数字码值错误带来的组合码值错误，从而避免了测量粗大误差；也即，避免了由图像信息提取误差带来的测量粗大误差。

2. 组合码值由式求得，避免了最易出错的数字码值k_s对组合码值的影响。

3. 将编解码过程转换到归一化空间进行，归一化空间中的模拟码周期长度、数字码周期长度可设定为整数，便于计算；通过归一化因子将、映射为模拟码周期的物理长度t_m、数字码周期的物理长度t_s，改变可在测量空间中任意尺度编解码。