[发明专利]彩色投影模块、条纹解码方法、装置、介质、设备和系统

说明书

本公开涉及彩色投影模块、条纹解码方法、装置、介质、设备和系统。该彩色投影模块用于投射彩色条纹图案至被测物体表面，其中，彩色条纹图案包括m个周期性重复的基础条纹序列：其中，m为正整数，基础条纹序列包括k种颜色互不相同的条纹，且任意连续的n个条纹构成的n位条纹序列均唯一；基础条纹序列的条纹总数l满足l≤l₀，l₀＝kⁿ，k和n均为等于或大于2的正整数。由此，利用可周期性重复的彩色条纹实现条纹编码和对应解码，可减少条纹颜色数目以及减少解码所需条纹个数，有利于提高解码稳定性，简化结构，提高扫描效率。

技术领域

本公开涉及三维测量技术领域，尤其涉及一种彩色投影模块、条纹解码方法、装置、介质、设备和系统。

背景技术

近年来，结构光三维测量技术发展迅速，其依靠非接触式、高精度、高效率等测量特点，在工业检测、辅助医疗、电子设备、文物修复等领域得到广泛应用。结构光三维测量技术是一种向被测物体表面投射编码图案，并通过采集、解析被物体表面形貌调制的编码图案，从而获取物体真实三维形貌的三维重建技术。结构光三维测量技术根据投影的编码图案数量可分为：单帧结构光和多帧结构光。其中，多帧结构光技术需要连续投射多帧编码图案，对物体运动速度或扫描速度具有一定的要求，无法实现高帧率的实时扫描；且对应的结构相对复杂，投影设备较昂贵。而单帧结构光技术只需向被测物体表面投射一幅编码图案，测量速度较快，且无需变换编码图案，结构简单，价格便宜，被广泛研究。

彩色条纹编码结构光技术作为一种单帧结构光技术，由于其抗干扰性好、精度高等优点，常被用于复杂物体的高精度测量。该技术的特点是向物体投射多根彩色的编码条纹，然后通过相邻多根条纹的颜色信息唯一解码出当前条纹的编号信息，最终通过正确匹配计算出物体表面的三维点坐标。为了保证单幅图像上每根条纹的编码唯一性，对条纹颜色的数量k及用于单根条纹解码的条纹根数n(以下简称为解码宽度)有严格的要求，必须满足单幅图像上条纹总数小于kⁿ。现有的彩色条纹编码技术，为了保证整幅图像上条纹编码的唯一性，采用的条纹颜色较多或者解码所需的条纹根数较多(条纹颜色种类至少5种，或者解码所需条纹根数至少4根)。然而条纹颜色种类越多，受物体表面纹理干扰越严重，解码越不稳定；单根条纹解码所需条纹数量越多，受物体表面不连续的干扰越大，解码出错率越高，且难以重建较小的物体。由此，现有的彩色条纹编码技术多局限于单幅图像上每根条纹编码的唯一性，造成条纹的颜色种类多或解码宽度大，解码不稳定，重建完整性差，从而极大限制了扫描效率。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种彩色投影模块、条纹解码方法、装置、介质、设备和系统，提出一种单幅面编码可周期重复的彩色条纹编码结构光三维测量技术，极大减少条纹颜色的数量及解码宽度，提高扫描效率。

本公开提供了一种彩色投影模块，用于投射彩色条纹图案至被测物体表面，其中，所述彩色条纹图案包括m个周期性重复的基础条纹序列；其中，m为正整数；

所述基础条纹序列包括k种颜色互不相同的条纹，且任意连续的n个条纹构成的n位条纹序列均唯一；所述基础条纹序列的条纹总数l满足l≤l₀，l₀＝kⁿ，k和n均为等于或大于2的正整数。

在一些实施例中，所述基础条纹序列基于k元n阶德布鲁因序列排列。

在一些实施例中，相邻两个所述周期中，至少部分条纹间距不同。

在一些实施例中，同一所述周期中，至少部分条纹间距不同。

在一些实施例中，k的取值为3，和/或，n的取值为3。

在一些实施例中，3种互不相同的颜色分别为红色、绿色和蓝色。

在一些实施例中，所述模块包括三色光源、反射镜阵列以及控制系统；