[发明专利]一种基于畸变全局修正的数字投影光栅图像拟合校正方法

说明书

本发明公开了一种基于畸变全局修正的数字投影光栅图像拟合校正方法。采用光栅投影系统采集数字投影光栅图像，采用光栅投影系统，待测物体置于平台上，投影仪连接计算机，投影仪和相机分别置于待测物体上方的两侧，投影仪的镜头和相机的镜头均朝向待测物体；计算机中发出输入光栅模式的信号，输入到投影仪中产生光栅图样作为光栅光源照射到待测物体和平台上，相机采集光栅图样照射到待测物体和平台后的图像作为输出光栅模式；结合将输入光栅模式和输出光栅模式依次进行光强校正、像素匹配、正弦校正的步骤。本发明方法有效地改善投影光栅的质量，提高基于相移法的光栅投影三维测量精度，并可一定程度地扩大数字光栅投影设备的适应性。

技术领域

本发明涉及主动式三维测量技术领域，主要涉及一种提高数字投影光栅正弦性的方法，尤其涉及一种基于畸变全局修正的数字投影光栅图像拟合校正方法。

背景技术

在主动式光学测量中，光栅投影法以其较高的测量速度和测量精度，在三维形貌测量中得到广泛应用。在光栅投影法中，三维形貌信息被隐藏在光栅场的空间分布中，通过对光栅场进行解相位，即可获取待测物体的高度信息。由此可见，光栅场的精度直接影响三维形貌测量的精度，提高光栅场的精度对光栅投影三维形貌测量具有重要意义。

在现有研究中，对光栅场的获取主要包括两种方法，一是利用光学装置产生光栅场，二是采用数字投影方法产生光栅场。采用光学装置获取光栅场容易获得正弦性很好的光栅条纹，却需要昂贵的设备成本，苏显渝等人采用罗奇光栅离焦投影产生光栅场，Su W H等人利用声光效应的光波干涉法产生光栅场，Wang B等人采用准直激光器干涉法产生光栅场。

采用数字投影法获取光栅场极大地便利了光栅场的获取，扩大了光栅投影法的适用条件，但该方法所产生光栅的正弦性较差，三维形貌测量的精度较低。

为了提高数字投影光栅的精度，现有研究主要围绕两方面展开，一方面是直接以输出光栅模式为校正对象；另一方面是以输入光栅模式为校正对象。在直接以输出光栅模式进行校正的研究中，Cao Y等人讨论了数字投影过程中的光强传递函数和相机非线性因素对光栅正弦性所产生的影响，并针对上述光强传递函数对输出光栅模式提出了误差补偿方法；Guo H W等人对输出光栅模式的Gamma非线性值进行估计，并对估计误差进行量化，建立出误差表，通过查表法对输出光栅模式中存在的非正弦误差进行补偿。在以输入光栅模式为校正对象的研究中，邵双运等人提出与LCD投影仪相比，利用DLP投影仪产生数字光栅时的相移误差较小，并通过所建立的离散采样模型，提出了通过调节相机和投影仪的采样频率，进而提高光栅精度的方法；严家明等人通过投射多个补偿光栅对原始光栅进行叠加，对输出光栅模式进行校正；盖绍彦等人提取出输入光栅模式与输出光栅模式的某一周期中的相位对应关系，以此构建出相位离散校正对，并通过插值得到相位连续校正对，对输入光栅模式进行校正。

上述方法主要存在下述问题：第一，对输出光栅模式进行直接校正的方法受测量系统的影响较大，且在误差补偿时可能会产生不可预料的附加误差，因此，为了避免附加误差的产生，以输入光栅模式为校正对象更为合理。第二，在以输入光栅模式为校正对象的方法中，盖绍彦等人所提出的方法在建立校正对时的取样范围较小，校正效果的组间差异较大，可能使光栅模式整体的校正结果存在局部不理想的情况；且现有方法均未考虑到输入光栅模式与输出光栅模式间存在畸变全局修正的问题，在校正中存在系统误差。基于此，本发明提出了一种基于畸变全局修正的数字投影光栅图像拟合校正方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于畸变全局修正的数字投影光栅图像拟合校正方法。

本发明所采用的的技术方案是：