基于二维彩色光编码的实时三维视觉系统

摘要

一种基于二维彩色光编码的实时三维视觉系统，包括数字放映机，用以把光模板投射到物体上；摄像机，用以获取图象；微处理器，用以形成彩色调制光和进行三维重建，微处理器包括有：颜色集合模块，用以形成颜色集合：P＝{c1，c2，c3，…ci，…}，i≥3，其中ci表示一种特定波长的光波或者颜色；编码模块，用以从颜色集合中选出元素，并进行特定的编码组合成编码字，所述的编码字的具有领域唯一性；编码字输出模块，用以将编码字一一对应到光投影器件以输出光束；三维坐标计算模块，用以将获取的图像对应到光模板并计算得到三维空间坐标。本发明只需对单幅图象进行局部分析即可测量三维场景，因此重建效率高、系统速度快、实时性好。

主权项

1、一种基于二维彩色光编码的实时三维视觉系统，包括一数字放映机，用以把光模板投射到物体上；一摄像机，用以获取图象；一微处理器，用以形成彩色调制光和进行三维重建，所述的微处理器包括有：一颜色集合模块，用以形成颜色集合：P＝{c1，c2，c3，...ci，...}，i≥3，其中ci表示一种特定波长的光波或者颜色；一编码模块，用以从所述的颜色集合中选出元素，并进行特定的编码组合成编码字，所述的编码字的领域具有唯一性；一编码字输出模块，用以将所述的编码字一一对应到光投影器件以输出光束；一三维坐标计算模块，用以将获取的图像对应到光模板并计算得到三维空间坐标，其特征在于：所述的编码模块中，用以根据颜色集合P，构造一个最长的水平代码序列： Sh＝[c1，c2，c3，...，cm] (1)其中，m是序列的长度，对于任何相邻颜色对，它满足式(2)： ci≠ci+1，1≤i＜m (2)；并且任意三个相邻颜色的组合Th3i＝[ci ci+1 ci+2]在序列中是唯一存在的，参见式(3)： Th3i≠Th3j，i≠j，1≤i，j≤m-2 (3)水平序列长度的最大值Sh是Length(Sh)＝p(p-1)(p-1)+2；再构造一个最长的垂直序列： Sv＝[c1，c2，c3，…，cn] (4)其中n是序列的长度，对于其中的任意颜色对，它不仅仅满足式(2)，还满足唯一性条件(5)： [ci ci+1]≠[cj cj+1]，i≠j，1≤i，j≤m-1 (5)由P个颜色产生的垂直序列Sv，其长度的最大值是Length(Sv)＝p(p-1)+1；根据P个颜色产生的最长水平序列和P-1个颜色产生的最长垂直序列通过卷积运算构建彩色映射矩阵S，参见(6)： S＝ShSv (6)；该矩阵S满足：条件1：$W=\left\{w_{\mathrm{ij}}\left|\begin{array}{c}{w}_{\mathrm{ij}}\ne w_{\mathrm{kl}},(i,j)\ne (k,l),\\ 2\le i,k\le (m-1),\\ 2\le j,l\le (n-1)\end{array}\right.\right\}---\left(7\right)$ 条件2：$M=\left\{x_{\mathrm{ij}}\left|\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{ij}}\ne x_{i-1,j},x_{\mathrm{ij}}\ne x_{i+1,j},x_{\mathrm{ij}}\ne x_{i,j+1},{x_{\mathrm{ij}}\ne x}_{i,j-1},\\ 1\le i\le m,1\le j\le n\end{array}\right.\right\}---\left(8\right)$ 其中，xij是彩色映射矩阵S中的第i行和j列的彩色网格点，字wij是一个五元组序列{xij，xi，j-1，xi-1，j，xi，j+1，xi+1，j}。