[发明专利]基于序列特征重复度的条纹码字匹配方法

说明书

本发明涉及一种基于序列特征重复度的条纹码字匹配方法，其特征在于：利用计算机生成一幅彩色编码条纹结构光图案，并通过投影仪投射该图案到待测物体表面上，并利用相机对调制的条纹图案进行采集，对采集的条纹图案进行序列特征梯度值进行求解，并查找具有最小的序列重复度的码字特征值，作为匹配的核码字，利用核码字以及序列重复度进行匹配条纹码字。有效解决非连续码字匹配问题，同时相对于动态规划方法的时间复杂度低等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于序列特征重复度的条纹码字匹配方法，属于计算机视 觉技术领域。

背景技术

在基于彩色结构光条纹三维重建技术中，其中调制的彩色条纹解码过程中涉 及到彩色条纹码字检测、识别和匹配这三个关键问题，其中对投影仪投射的原始 编码彩色条纹码字与相机采集的调制条纹码字之间的匹配的准确性，直接决定了 三维重建的精准性。而条纹码字匹配的数理模型即是对序列进行优化匹配的问 题，在优化匹配过程中，通常会假设全局一致性或者局部一致性，而全局一致性 主要是对序列中的码值排列顺序没有发生变化，这类方法中比较经典的是动态规 划方法，以及水晶生长方法。而对应的局部一致性则是在一定局部序列范围内， 序列码值不发生改变。

对应彩色结构光条纹的码字匹配问题，即是建立投影仪投射的原始的编码彩 色条纹的码字特征与相机采集的条纹码字之间的对应关系。为此，K.L.BOYER等 人提出了一种水晶生长方法的彩色条纹匹配方法，该方法假设相机采集的调制 彩色条纹码字在待测物体表面的局部区域是不发生变化的，也即是对应的调制 条纹码字在整个序列条纹码字中的不发生改变的，为此其首先在相机采集的整 个调制彩色条纹的码字序列中找到具有局部不变性的序列，称之为核码字序 列，接着通过核码字序列对其他序列码字进行匹配，从而实现对调制彩色条纹 码字与原始编码的彩色条纹码字进行匹配。然而由于待测物体在非连续的位置 处极易导致条纹码字交叉匹配错误，为此Zhang等人提出了一种动态规划的条 纹码字匹配方法，其基本思想是将投影仪投射的原始彩色条纹码字序列和相机 采集的调制彩色条纹码字序列作为两条扫描线，进行多次动态规划匹配，通过 设定一个阈值来限定动态规划的截止条件。上述方法虽然能够对调制条纹码字 进行匹配，然而存在着待测物体交叉匹配时，极易出现匹配错误问题，以及动 态规划方法存在着时间复杂度高的问题。

发明内容

为了能够快速高精度的对调制的彩色条纹码字与原始投影条纹码字进行匹 配，本发明的目的提供了一种基于序列特征重复度的条纹码字匹配方法，其首 先利用计算机生成一幅彩色编码条纹结构光图案，并通过投影仪投射该图案到 待测物体表面上，并利用相机对调制的条纹图案进行采集，对采集的条纹图案 进行序列特征梯度值进行求解，并查找具有最小的序列重复度的码字特征值， 作为匹配的核码字，利用核码字以及序列重复度进行匹配条纹码字。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于序列特征重复度的条纹码字匹配 方法，其特征在于：相机和投影仪固定在三脚支架上，并通过电缆将相机与计算 机进行连接，通过电缆将投影仪与计算机进行连接；

具体的步骤如下：

步骤1、通过计算机生成一幅7元3级的彩色结构光条纹编码图像，其中编 码图像选择的颜色码信息值分别选择为：红色、绿色、蓝色、青色、品红色、黄 色和白色，其对应的R颜色通道信息值、G颜色通道信息值、B颜色通道信息值， 分别为：(255，0，0)、(0，255，0)、(0，0，255)、(0，255，255)、(255，0，255)、 (255，255，0)和(255，255，255)，同时为了便于进行序列码字匹配，设定各个 颜色码对应各自的颜色码字序号sn，分别为1、2、3、4、5、6和7；利用De Burijng的伪随机特性和颜色码序号生成一幅7元3级的编码彩色结构光条纹图像pro_img，其中编码彩色结构光条纹图像pro_img的背景色为黑色信息值，彩色 条纹的宽度值设定为7个像素，相邻条纹之间的间隔为3个像素，图像分辨率大 小为A pixel×Bpixel。