[发明专利]使用生成补码图像辅助计算绝对相位的方法

说明书

本发明公开了一种使用生成补码图像辅助计算绝对相位的方法，包括以下步骤：生成正弦编码图片，其中图片上正弦条纹条数为2supgt;n/supgt;，采用N步移相法实现投影，生成格雷码图片总张数为n+1，计算得到包裹相位，对格雷码图片进行解码操作，归一化格雷码图片，得到归一化的二值化图片GBsubgt;1、/subgt;GBsubgt;2/subgt;…GBsubgt;n+1/subgt;，其中GBsubgt;1/subgt;图片不变，其余图片均与上一张异或图片进行异或，以分割出格雷码的空间区域，得到异或图片XGsubgt;1/subgt;、XGsubgt;2/subgt;、XGsubgt;3/subgt;…XGsubgt;n+1/subgt;，使用公式ksubgt;x/subgt;=XGsubgt;1/subgt;*2supgt;n‑1/supgt;+XGsubgt;2/subgt;*2supgt;n‑2/supgt;+…+XGsubgt;n‑1/subgt;*2supgt;1/supgt;+XGsubgt;n/subgt;*2supgt;0/supgt;，计算出与包裹相位对应的级数ksubgt;x/subgt;，使用公式ksubgt;y/subgt;=XGsubgt;1/subgt;*2supgt;n‑1/supgt;+XGsubgt;2/subgt;*2supgt;n‑2/supgt;+…+XGsubgt;n‑1/subgt;*2supgt;1/supgt;+XGsubgt;n/subgt;*2supgt;0/supgt;+XGsubgt;n+1/subgt;，计算出补码级数ksubgt;y/subgt;，选取0~π/2，π/2~2π/3或2π/3~2π作为单个包裹周期内的计算区间计算全局相位。本发明可以解决在解相位的过程中存在的2π相位跳变，保证最终的成像精度和成像质量。

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，特别是涉及一种使用生成补码图像辅助计算绝对相位的方法。

背景技术

随着工业自动化程度的提高，机器视觉的快速发展，光学三维测量在工业自动化领域被广泛应用，结构光三维成像是目前主流的三维成像方案，按照其表现形态可以分为基于线和基于面两种，在面结构光成像的方法中，相位测量轮廓术是使用最广泛的一种。

现有的相位测量轮廓术多使用移相法实现，其实现的主要步骤分为两步：第一步，投射相移图片，通过计算获取场景下被测物的绝对相位信息；第二步，使用标定好的相机参数解算第一步中的相位图，将相位信息换算为深度信息。

在计算绝对相位时，为了提升设备或相机在深度方向的分辨率，通常会使用几十或上百条正弦投影的条纹，为确保展开这几十上百条包裹相位得到全局相位信息，必然需要一些辅助的方法来完成全局相位计算，格雷码结合相移就是其中一种。

在使用相移格雷码的方法时，先计算相移的包裹相位φ，再通过格雷码辅助确定这些包裹相位的级数N，最后利用φ=2*π*N+φ计算全局相位信息。

但在计算全局相位的过程中，虽然每一级的包裹相位和格雷码的最小区域在投影图像上是一一对应的关系，但在实际的拍摄过程中，因为图像的分辨率或格雷码边缘的提取误差，往往会导致相邻的级数交界处计算出的全局相位会存在2π的相位误差，这种误差对最终的成像精度和成像质量都有非常大的影响。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种使用生成补码图像辅助计算绝对相位的方法，所需要的图片仅为格雷码图片与相移图片本身，不需要设计新的补码图片，可以解决在解相位的过程中存在的2π相位跳变，保证最终的成像精度和成像质量。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种使用生成补码图像辅助计算绝对相位的方法，包括以下步骤：

S1：生成正弦编码图片，其中图片上正弦条纹条数为2ⁿ，采用N步移相法实现投影，投影后的正弦编码图片有：I₀、I₁、I₂…I_N-1；