[发明专利]一种编码结构光三维测量方法

说明书

本发明一种编码结构光三维测量方法涉及图像处理技术领域；该方法包括以下步骤：分别输入格雷码编码测量图像与线移条纹编码测量图像；以欧拉距离为关键点距离约束条件，分别获取格雷码边缘线上与线移条纹中心线上的关键点；设计边缘奇异算子和中心奇异算子并分别构建边缘检测代价函数和中心检测代价函数；由最短路径搜索技术分别自动跟踪定位格雷码边缘和线移条纹中心；本发明能够有效减小格雷码条纹边缘定位不准确、线移条纹中心定位误差，更准确的获得被测物体表面三维信息，对格雷码边缘线与线移条纹中心线进行检测定位研究，提高三维测量中格雷码边缘定位与线移条纹中心定位的精度，最终提高三维测量精度。

技术领域

本发明一种编码结构光三维测量方法涉及图像处理技术领域。

背景技术

工业发展迅猛的今天，机器视觉高速发展成为工业发展能够稳定向前的重要需求，对机器视觉的三维测量精度的高要求也成为机器视觉领域的重要研究方向。随着机器视觉图形图像技术的深入研究，三维测量的精准度也在不断提升，其中投射结构光三维测量作为机器视觉测量的一种方法，以其方法简单、非接触、无损高效的特点被广泛地应用在如机器人装配、视觉检测、医学治疗、游戏和文化遗产数字化等领域。结构光三维测量可分为点、线和编码结构光的方法，其中编码结构光具有较为广阔的视场，又以高效率、采样密度大、强时效性和主动受控等优点被大多数研究人员所接受，常见编码结构光的三维测量方法有结合线移条纹编码的格雷码编码结构光方法和相移码编码结构光方法。

利用编码结构光进行三维测量时，将设定的编码图像通过投影装置投射到被测物体表面，此时物体表面的编码图像会受到其表面纹理特征影响，而物体表面的三维坐标信息是由设定编码结构光的解码影响。当采用结合格雷码与线移条纹编码结构光时，格雷码的条纹边缘与线移条纹中心会受到物体表面的形状、纹理等因素调制影响而变形，在由摄像装置获取被测物体表面信息中用来三维测量定位采样的格雷码边缘点与线移条纹中心点产生扭曲，在解编码结构光测量物体表面时对格雷码边缘与线移条纹中心提取的精度，将直接影响三维测量重构结果的精度。

发明内容

针对上述技术需求，本发明公开了一种编码结构光三维测量方法，能够有效减小格雷码条纹边缘定位不准确、线移条纹中心定位误差，更准确的获得被测物体表面三维信息，对格雷码边缘线与线移条纹中心线进行检测定位研究，提高三维测量中格雷码边缘定位与线移条纹中心定位的精度，最终提高三维测量精度。

本发明的目的是这样实现的：

一种编码结构光三维测量方法，包括以下步骤：

步骤a、分别输入格雷码编码测量图像I_e与线移条纹编码测量图像I_c；

步骤b、以欧拉距离为关键点距离约束条件，分别获取格雷码边缘线上与线移条纹中心线上的关键点；

步骤c、设计边缘奇异算子和中心奇异算子并分别构建边缘检测代价函数和中心检测代价函数；

步骤d、由最短路径搜索技术分别自动跟踪定位格雷码边缘和线移条纹中心。

上述编码结构光三维测量方法，步骤b的具体步骤如下：

步骤b1：对于输入的格雷码编码测量图像I_e，图像域Ω∈R，R为自然域，代价函数为Γ_e∈Ω，且Γ_e＞0，令Γ_e＝I_e；用集合S_e表示格雷码编码测量图像I_e上所有检测到的关键点集合，在初始的关键点集合S_ei中存在初始点，即初始的集合S_ei＝{k_e0}；已知初始集合的波阵面是个圆，圆心为k_e0，得到I_e关键点的最小能量图所用迭代步长为t_e；