[发明专利]一种基于参考图像的结构光系统解相方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于参考图像的结构光系统解相方法，其包括以下步骤：准备：系统控制结构光系统对一平面场景进行投影和拍摄；向目标平面投影2幅图像，其包括1幅黑白相间二值条纹图和1幅纹理图；采集对应两幅图像，分析条纹图像，得到纹理图像中各像素点对应的周期数。建模过程：系统控制结构光系统对一平面场景进行投影和拍摄；向目标平面投影4幅图像，所述4幅图像包括3幅相移条纹图和1幅纹理图；建立当前采集得到的纹理图与准备过程采集得到的纹理图之间的对应关系，获得当前视图每一像素点对应的周期数，三幅相移法得到每一像素的相对相位，结合周期数，得到当前视图每一像素的绝对相位。

技术领域

本发明涉及三维表面扫描建模领域，具体为基于参考图像的结构光系统解相方法及系统。

背景技术

三维表面扫描建模在产品检测、逆向工程、3D打印、人体测量、人机交互、动画制作等领域有着广泛的应用。目前流行的方法包括激光扫描方法、立体视觉方法、飞行时间(ToF)法和结构光方法等。

相移法因它的高精度而被人们所熟知。相移结构光系统通常可分为单投影-单相机系统和单投影-双相机系统。

经典的相移法，需要向目标表面投射至少3幅相位移动的条纹图，通过对相机采集的图像进行分析，恢复每个相机图像像素点处的相位值，叫做包裹相位。为了得到物体的三维形貌，还需要对包裹相位进行解相，根据周期数，得到绝对相位值。

传统方法是采取再投影多幅采用格雷编码的二值条纹图，用于求取周期数，其较为复杂，因此，该技术有必要进行改进。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于参考图像的结构光系统解相方法及系统。

本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于参考图像的结构光系统解相方法，其包括以下步骤：

S1，系统控制结构光系统向一平面场景投射不少于两幅图像，其中投射图像至少包括一幅二值条纹图A和一幅参考纹理图B；系统采集上述图像，分别得到条纹图C和纹理图D，并得到所述纹理图D的编码图E；

S2，系统控制结构光系统向待测三维场景投射不少于四幅图像，其中投射的图像至少包括三幅相移图F和一幅所述纹理图B，且所述相移图F的条纹与所述二值条纹图A的条纹宽度相同；系统采集各图像，得到纹理图G和相移条纹图I；

S3，求解得到所述相移条纹图I的相对相位图；

S4，系统将采集到的纹理图G与所述纹理图D进行匹配对齐，确定所述纹理图G的每个像素(x,y)在纹理图D上的映射坐标(x′,y′)，进而确定各像素对应的周期数；

S5，系统得到各像素的绝对相位。

作为该技术方案的改进，所述编码图E的每一像素值对应于条纹图C相同坐标下的条纹编号可表示为；

E(x,y)＝k(k＝1,2,…N)

其中，N为条纹数目，k为条纹周期数。

作为该技术方案的改进，所述三幅相移条纹图I可表示为：

其中，I′(x,y)表示平均亮度，I″(x,y)为调制信号的幅度，表示绝对相位。

作为该技术方案的改进，所述相对相位图的相对相位可表示为：

其中，相对相位的取值范围为[-π,π]。

作为该技术方案的改进，所述各像素对应的周期数可表示为：