[发明专利]一种基于自适应光栅投影的高动态性能三维测量方法

权利要求书

1.一种基于自适应光栅投影的高动态性能三维测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)设定图像的饱和阈值；

(2)对于待测量的物体投影全白图并利用相机采集图像，将图像中像素超过饱和阈值的区域记为过亮区域，改变投影图像的灰度值以消除相机采集图像中存在的饱和，利用得到的灰度值生成经过初次调节的光栅；

(3)投影经过初次调节的光栅并采集图像，利用相移法和格雷码法求取绝对相位，利用相位完成过亮区域的相机图像坐标及投影光栅图像坐标的匹配；

(4)投影全白图像并利用相机采集图像，基于过亮区域的坐标匹配结果逐像素调节投影图像的灰度，以消除相机采集图像中存在的饱和，利用最终得到的灰度值生成最终的自适应光栅图；

(5)投影最终生成的光栅图并采集图像，利用相移法和格雷码法求取绝对相位；

(6)利用标定好的相机参数和求取的绝对相位，根据空间交汇法计算出被测物体的三维坐标信息。

2.根据权利要求1所述的基于自适应光栅投影的高动态性能三维测量方法，其特征在于，步骤(2)中利用二分法改变投影图像的灰度值以消除相机采集图像中存在的饱和。

3.根据权利要求2所述的基于自适应光栅投影的高动态性能三维测量方法，其特征在于，步骤(2)中，利用二分法改变投影图像的灰度值的具体步骤为：

a)引入I_Pro＝255，I_MAX＝255，I_MIN＝0进行说明，I_Pro为投影纯色图的灰度值；

b)利用投影仪投影纯色的灰度图片，并利用相机采集图像；

c)分析采集到的图像的最大灰度值，如果大于饱和阈值，则将I_MAX调整为I_Pro，将I_Pro调整为(I_Pro+I_MIN)/2；否则，将I_MIN调整为I_Pro，将I_Pro调整为(I_Pro+I_MAX)/2；

d)重复步骤b-c直到I_MAX与I_MIN相等，即可获得合适的投影灰度值。

4.根据权利要求1所述的基于自适应光栅投影的高动态性能三维测量方法，其特征在于，步骤(2)中生成经过初次调节的光栅的方法为：

I_i(u,v)＝I_END(0.5+0.5cos(φ(u,v)+δ_i))

其中，I_i(u,v)为第i幅光栅图像在像素(u,v)位置的灰度值，i＝0,1,2,3，φ(u,v)为设计的主值相位，为设计的第i幅光栅图像的相移，I_END为能够消除相机采集图像中存在的饱和的灰度值。

5.根据权利要求1所述的基于自适应光栅投影的高动态性能三维测量方法，其特征在于，步骤(3)中利用相位进行相机图像坐标(x,y)及投影光栅图像坐标(u,v)匹配的公式为：

其中和为像素(x,y)竖直和水平方向的绝对相位，N_v和N_h分别为竖直和水平光栅图像的条纹周期总数，W和H为光栅图像的宽度和高度像素数。

6.根据权利要求1所述的基于自适应光栅投影的高动态性能三维测量方法，其特征在于，步骤(4)中利用二分法逐像素调节投影图像的灰度。