一种基于双频编码的快速三维测量方法

摘要

本发明公开了一种基于双频编码的快速三维测量方法，包括以下步骤：搭建三维测量系统；沿投影机纵向或横向编码生成5幅基于双频编码的结构光扫描图案；用照相机抓取所生成的结构光扫描图片，将照相机抓取回来的与对应的图片进行处理；将高频相位φ_h借助低频相位φ_u进行相位展开，结合展开后的相位计算三维坐标。本发明采用双频策略的编码方式，可以产生同时含有高频与低频的编码图片，因此只需要使用5张图片，即可实现实时的三维重建，从而达到了更快的三维重建效果，并且还可以有效地抑制环境噪声的干扰。

主权项

1.一种基于双频编码的快速三维测量方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）搭建三维测量系统：放置标靶于摄像头能够捕捉的范围，投影机射出的光照能够覆盖扫描范围；（2）根据以下公式（1）-（5），沿投影机纵向编码生成5幅基于双频编码的结构光扫描图案，也可沿投影机横向编码生成5幅双频编码策略的结构光扫描图案，则将公式（1）-（4）中的H和y^p分别改为投影机分辨率的宽度W和对应于投影机中所在的列x^p：$I_0^p=A^p+B_1^p\sin \left(\frac{2\pi f_h{y}^p}{H}\right)+B_2^p\sin \left(\frac{2\pi f_u{y}^p}{H}\right)---\left(1\right)$$I_1^p=A^p+B_1^p\cos \left(\frac{2\pi f_h{y}^p}{H}\right)+B_2^p\cos \left(\frac{2\pi f_u{y}^p}{H}\right)---\left(2\right)$$I_2^p=A^p+B_1^p\sin \left(\frac{2\pi f_h{y}^p}{H}\right)+B_2^p\sin \left(\frac{2\pi f_u{y}^p}{H}\right)---\left(3\right)$$I_3^p=A^p+B_1^p\cos \left(\frac{2\pi f_h{y}^p}{H}\right)+B_2^p\cos \left(\frac{2\pi f_u{y}^p}{H}\right)---\left(4\right)$$I_4^p=A^p---\left(5\right)$公式（1）-（5）同时满足以下条件：$A^p\ge (B_1^p+B_2^p),$$B_1^p\ge B_2^p$且$A^p+B_1^p+B_1^p=255$其中，f_h和f_u分别表示高频和低频，A^p表示生成图片的直流分量，和分别表示对应于高频和低频的谐波调制参数，H表示投影机分辨率的高度，也是生成的结构光扫描图片的预设高度，y^p对应于投影机中所在的行，（i=0,1,2,3,4）表示结构光扫描图案；（3）用照相机抓取公式（1）-（5）所生成的图片，将照相机抓取回来的与对应的图片按以下公式（6）-（10）进行处理：$B_1^c=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{I_0^c+I_2^c-2I_4^c}{I_1^c+I_3^c-2I_4^c}}---\left(6\right)$$B_2^c=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{I_0^c-I_2^c}{I_1^c-I_3^c}}---\left(7\right)$$A^c=I_4^c---\left(8\right)$其中，(i=0,1,2,3,4)表示照相机抓取的对应于编码的图片，A^c对应于A^p，表示抓取到的图片的直流分量，与分别对应于和分别表示抓取到的图片的高频和低频的调制参数，φ_h和φ_u分别表示高频和低频对应的相位信息；（4）根据公式（9）和（10），将高频相位φ_h借助低频相位φ_u进行相位展开，结合展开后的相位计算三维坐标。