[发明专利]一种Kinect与条纹反射法结合的类镜面三维面形测量方法

摘要

本发明公开了一种Kinect与条纹反射法结合的类镜面三维面形测量方法，由基于Kinect的三维点云数据获取、条纹反射三维测量两大关键部分组成。本发明的优点是：（1）与传统条纹反射三维测量方法相比：传统条纹反射三维测量只能测量一些简单的标准面形，而Kinect与条纹反射法结合的类镜面三维面形测量方法则不受待测面形限制，可以测量任意面形的物体；（2）基于Kinect与条纹反射法结合的类镜面三维面形测量方法，通过Kinect对待测物体表面三维形貌点云数据进行采集处理，获取得到物体表面初步三维轮廓信息，将初步三维轮廓信息作为传统条纹反射三维测量中波前重建的迭代基准面，极大的减小了迭代次数，提高三维面形重建速度。

主权项

1.一种Kinect与条纹反射法结合的类镜面三维面形测量方法，特征包含以下步骤：(1)利用Kinect粗略测量待测物体表面三维轮廓并采集颜色信息，此处测量的粗略面形将作为第二步测量中的迭代基准面，并作为后期条纹级次判决条件，具体如下：a.对Kinect的彩色摄像机和红外摄像机进行标定得出这两个摄像机准确的旋转矩阵与平移矩阵；b.采用Kinect传感器的彩色摄像机和红外摄像机，在基于Open NI的框架接口下获取待测类镜面物体的彩色图像和深度图像，并根据之前的相机标定结果将采集的深度信息和RGB信息统一到统一坐标系中，对获取的点云数据进行滤波去噪、背景差分法以提取待测物体区域的深度信息和颜色信息；c.输出处理后较为精确的点云数据，从而完成待测类镜面物体表面形貌的粗略测量，并保存以作为第二步测量中的迭代基准面，并作为后期条纹级次判决条件；(2)通过条纹反射法对物体二次测量，获取高精度的三维面形，具体如下：a.条纹反射三维测量中首先在平板显示器上显示横、纵两个方向的正弦条纹，然后用CCD相机分别记录由待测面和标准面反射的正弦条纹像；b.通过相移得到各自对应的相位分布，与标准面相位分布相比较得到待测表面相位变化；c.利用横、纵两个方向的条纹解得所需的相位信息，结合标定即可得到屏幕上亮点的位置、入射光线方向、相机光心位置和反射镜的亮区对应的反射光线方向，并将步骤(1)中获取物体表面粗略面形作为波前重构拟合算法中的迭代基准面，重构出待测物体表面三维面形；(3)数据融合处理，将步骤(1)中Kinect获取颜色信息附加到步骤(2)中测量获取的高精度三维面形，得到带颜色信息的待测物体三维面形。