基于相位编码的彩色结构光快速三维测量方法

摘要

本发明公开了基于相位编码的彩色结构光快速三维测量方法，由彩色正弦条纹编码原理、彩色相位条纹编码原理、消除通道间颜色串扰原理、三维测量原理四大关键部分组成。本发明的优点是：（1）与传统的正弦条纹加相位编码条纹投影方法相比：传统方法需分别投影三帧正弦条纹（每帧相移120_­⁰）和三帧相位编码条纹（每帧相移120_­⁰）；本方法只需分别投影一帧彩色正弦条纹和一帧彩色相位编码条纹，极大地提高三维测量速度；（2）该方法在动态物体的快速、实时三维测量中具有潜在的应用前景和实用价值。

主权项

基于相位编码的彩色结构光快速三维测量方法，其特征是：彩色相位条纹编码原理和三维测量原理：所述彩色相位条纹编码原理，通过将RGB三个通道中分别嵌入同频率且相位依次为‑120°、0°、120°的传统灰度相位编码条纹，再通过合成，得到彩色相位编码条纹；传统的相位编码条纹是由周期相同、明暗程度不同的条纹按正弦(余弦)规律排列组成，其相位在平均分配于[‑π～π]之间，像素点(x,y)的阶梯型编码相位可表示为：其中[x/p]＝k(x,y)为通过取整运算得到的理想条纹级次，N为设定相位编码条纹总的周期数目，p为条纹间距(即每个周期的像素个数)；所述三维测量原理，由分别投影一帧彩色正弦条纹和一帧彩色相位编码条纹，消除串扰后的彩色正弦条纹分离出的三个强度，并提取彩色相位编码条纹的三个通道强度，使用三步相移法得到截断相位值：$\phi (x,y)={\tan }^{-1}\left(\sqrt{3}\frac{I_R-I_B}{2I_G-I_R-I_B}\right)---\left(1\right)$再通过提取CCD记录的彩色相位编码条纹的三个通道强度，使用三步相移法得到编码相位，进而求解条纹级次k，通过解相公式：Δφ＝φ+2·k·π  (2)进行相位解包裹，得到连续相位值，从而利用相位‑高度公式：$h=\frac{l_0\Delta \phi }{2{\mathrm{\pi f}}_{0}d+\Delta \phi }---\left(3\right)$最后得到物体表面每一点的高度信息。