| 主权项 |
一种应用于织物疵点在线三维检测的RGBPSP(Red Green Blue Phase Shift Profilometry)彩色三维重建方法，该方法可以应用到如下的硬件系统中：用于投射光信号的彩色光源投射装置，彩色光源投射装置个数为1个；用于精度控制、图像采集和数据处理的计算机一台；用于采集图像的彩色摄像机，图像分辨率为W×H，彩色摄像机个数为1个；用于放置所述的彩色光源投射装置和所述的彩色摄像机的扫描平台一套；用于采集确定测量基准的参考平面；所述的RGBPSP彩色三维重建方法，其特征是，包括下列步骤：步骤1：利用摄像机标定方法，对三维重建系统进行标定，确定图像在X轴方向相邻像素点的距离值Rx；图像在Y轴方向相邻像素点的距离值Ry；彩色摄像机与参考平面的距离L；光信号的频率f；彩色摄像机与彩色光源投射装置的距离D；步骤2：在彩色光源投射装置的RGB三个通道中，在R通道中投射IR(x，y)光信号，在G通道中，投射IG(x，y)光信号，在B通道中，投射IB(x，y)光信号；RGB三通道合成后为一副固定不变的彩色光信号；IR(x，y)、IG(x，y)和IB(x，y)的信号分别如公式(1)、公式(2)、和公式(3)所示；三通道投射的波形类型必须相同，既：如果R通道投射正弦波形，那么G和B通道也必须为正弦波形；IR(x，y)＝b(x，y)sin(θ(x，y))或IR(x，y)＝b(x，y)cos(θ(x，y)) (1)IG(x，y)＝b(x，y)sin(θ(x，y)+2π/3)或IG(x，y)＝b(x，y)cos(θ(x，y)+2π/3) (2)IB(x，y)＝b(x，y)sin(θ(x，y)+4π/3)或IB(x，y)＝b(x，y)cos(θ(x，y)+4π/3) (3)其中：b(x，y)为亮度调制信息；θ(x，y)为被测点的相位信息；步骤3：假设彩色摄像机实际上每个通道采集到的光亮度信号分别为：R通道采集到的亮度信号为I′R(x，y)；G通道采集到的亮度信号为I′G(x，y)；B通道采集到的亮度信号为I′B(x，y)；利用每个通道实际采集到的亮度信号，计算彩色图像中整幅图像三个通道的平均亮度值，G通道的平均亮度AveG(y)、R通道的平均亮度AveR(y)以及B通道平均亮度AveB(y)如公式(4)所示； <mrow> <msub> <mi>Ave</mi> <mi>G</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>x</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mi>W</mi> </munderover> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>y</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mi>H</mi> </munderover> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>G</mi> <mo>′</mo> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>W</mi> <mo>×</mo> <mi>H</mi> </mrow> </mfrac> </mrow> <mrow> <msub> <mi>Ave</mi> <mi>R</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>x</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mi>W</mi> </munderover> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>y</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mi>H</mi> </munderover> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>R</mi> <mo>′</mo> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>W</mi> <mo>×</mo> <mi>H</mi> </mrow> </mfrac> </mrow> <mrow> <msub> <mi>Ave</mi> <mi>B</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>x</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mi>W</mi> </munderover> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>y</mi> <mo>=</mo> <mn>0</mn> </mrow> <mi>H</mi> </munderover> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>B</mi> <mo>′</mo> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>W</mi> <mo>×</mo> <mi>H</mi> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>步骤4：利用公式(5)进行修正后的相位值θ(x，y)计算； <mrow> <mi>θ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>arctan</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msqrt> <mn>3</mn> </msqrt> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>R</mi> <mo>′</mo> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>×</mo> <mfrac> <msub> <mi>Ave</mi> <mi>G</mi> </msub> <msub> <mi>Ave</mi> <mi>R</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>B</mi> <mo>′</mo> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>×</mo> <mfrac> <msub> <mi>Ave</mi> <mi>G</mi> </msub> <msub> <mi>Ave</mi> <mi>B</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msubsup> <mrow> <mn>2</mn> <mi>I</mi> </mrow> <mi>G</mi> <mo>′</mo> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>R</mi> <mo>′</mo> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>×</mo> <mfrac> <msub> <mi>Ave</mi> <mi>G</mi> </msub> <msub> <mi>Ave</mi> <mi>R</mi> </msub> </mfrac> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>B</mi> <mo>′</mo> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>×</mo> <mfrac> <msub> <mi>Ave</mi> <mi>G</mi> </msub> <msub> <mi>Ave</mi> <mi>B</mi> </msub> </mfrac> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>步骤5：利用公式(6)，计算被测空间图像上任意点(x，y)点的三维坐标(X，Y，Z)； <mrow> <mfenced open='{' close=''> <mtable> <mtr> <mtd> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mi>X</mi> <mo>=</mo> <mi>x</mi> <mo>×</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>x</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mi>Y</mi> <mo>=</mo> <mi>y</mi> <mo>×</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>y</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mi>Z</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>θ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>×</mo> <mi>L</mi> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mi>πfD</mi> <mo>+</mo> <mi>θ</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>求解出来的所有点的三维坐标数据即为被测物体的三维形貌信息，运算结束。 |
