一种基于移相法的数字投影三维轮廓重构方法

摘要

本发明属于三维传感与计量领域，本发明包括：预先编制投影图案生成程序，用计算机控制数字投影仪将投影图案按一定时间间隔依次投射到被测物体表面上；摄像机依次记录下每一幅投影图案被物体表面调制形成的变形图像；采集视频图像、存储、处理这些图像数据；根据物体上各点的相位信息以及投影仪、摄象机、被测物体之间的几何关系重构出物体的三维轮廓。本发明大大简化了传统测量系统中的投影、相移部分，取得了较好的结果。

主权项

1、一种基于移相法的数字投影三维轮廓重构方法，其特征在于包括以下步骤：(1)预先编制投影图案生成程序，用来生成三幅以上相位差为2π/N，其中，N为投影图案数的正弦光栅投影图案，该正弦光栅的投影光场用按正弦灰度变化的计算机画线操作来实现；(2)运行所述程序，用计算机控制数字投影仪将投影图案按一定时间间隔依次投射到被测物体表面上；(3)垂直于摄像机依次记录下每一幅投影图案被物体表面调制形成的变形图像；(4)计算机通过图像采集卡采集视频图像，并把图像上各点的灰度值按矩阵形式In(x，y)(n＝1，2……N)存储起来；(5)用N步移相法公式$\tan \left(\phi (x,y)\right)=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{I}_n(x,y)·\sin (2\mathrm{\pi n}/N)}{\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{I}_n(x,y)·\cos (2\mathrm{\pi n}/N)}$ 处理这些图像数据，得到物体上各点的相位信息φ(x，y)；(6)根据物体上各点的相位信息以及投影仪、摄象机、被测物体之间的几何关系为$\sin \left({\theta }_i\right)=d/\sqrt{d^2+l^2}$ 和$\mathrm{\Delta h}=\frac{x·\mathrm{\Delta \phi }}{2\pi \sin \left({\theta }_i\right)}$ 重构出物体的三维轮廓。