[发明专利]一种结构光测量系统的二值图案离焦投影方法

权利要求书

1.一种结构光测量系统的二值图案离焦投影方法，其特点在于，包括：

根据离焦生成的正弦条纹的对称性和周期性，选取像素大小为Sx×Sy的二值图像作为二值块，将所述二值块拼接生成条纹图像，其中，Sx表示X方向的长度，Sy表示Y方向的长度；

二值块为生成投影条纹周期的一半，对上述二值块进行对称得到一周期的二值块；

确定上述二值块中每个像素的灰度值分布，每个上述像素的灰度值为1或0；

所述确定上述二值块中每个像素的灰度值分布具体包括：将Sx分为三部分，其中前后两部分长度相等，像素灰度值相反，根据Sx的奇偶公式来确定中间部分的范围取值Mx，所述奇偶公式具体为：

其中n≤Sx/2；

根据中间部分范围Mx的取值区间，然后按Mx从小到大进行取值；

对Sx×Sy二值块进行随机赋值，然后利用确定好的Sx×Sy二值块进行对称，拼接生成整个周期的至少一个条纹图案；

选取至少一个所述条纹图案中整幅二值图像经投影仪离焦后得到的图像和理想正弦图像之间的相位均方根误差最小的一幅条纹图案作为在Mx值下的最优投影二值图案；

改变中间部分范围取值，并比较Mx在不同取值下离焦投影求得相位与理想正弦条纹之间相位均方根误差大小，取相位均方根误差最小的条纹图案作为最佳投影二值图案；

对生成的二值图案进行投影仪离焦投影，对格雷码条纹进行了离焦投影，分别投影离焦过的正向格雷码与反向格雷码，通过求解这两个条纹轮廓的交点来定位条纹的边缘，确定格雷码的级数，并解出绝对相位。

2.根据权利要求1所述的结构光测量系统的二值图案离焦投影方法，其特征在于，所述Sx表示条纹的长度方向，是条纹周期的一半，所述Sx的取值由第二奇偶公式确定，所述第二奇偶公式具体为：

3.根据权利要求2所述的结构光测量系统的二值图案离焦投影方法，其特征在于，所述利用确定好的Sx×Sy二值块进行对称具体包括：

当条纹周期T为奇数时，二值块Sx×Sy就以第Sx-1列与第Sx列中间为对称线，以区间[0，Sx-1]为对称区间，且第Sx列的灰度值保持不变来得到整个周期的条纹图案；

当条纹周期T为偶数时，二值块Sx×Sy就以第Sx列末为对称线，以区间[0，Sx]为对称区间得到整个周期的条纹图案。

4.根据权利要求3所述的结构光测量系统的二值图案离焦投影方法，其特征在于，所述对生成的二值图案进行投影仪离焦投影，对格雷码条纹进行了离焦投影，分别投影离焦过的正向格雷码与反向格雷码，通过求解这两个条纹轮廓的交点来定位条纹的边缘，确定格雷码的级数，并解出绝对相位之后还包括：

通过离焦二值图案的生成方法生成二值图案，根据三步相移法生成三幅最优的二值图案，并由DLP投影仪离焦投影三幅最优的二值图案于参考平面和被测物体上；

通过摄像机获取参考平面上没有被调制的三幅条纹图及被测物体高度调制变形后的三幅条纹图案；

生成正反两组格雷码条纹，并将所述 正反格雷码条纹通过投影仪投影于参考平面和被测物体上，通过摄像机获取参考平面上没有被调制的两组正反格雷码条纹及被测物体高度调制变形后的两组正反格雷码条纹；

分别求解两组相移的二值图案的相位主值；

利用正反格雷码准确定位格雷码条纹的边缘，对格雷码进行解码，确定由格雷编码求取像素点所在的条纹周期数k，根据绝对相位与相位主值之间的关系，得到绝对相位

其中，φ(x,y)为两组相移的二值图案的相位主值，确定α(x,y)为由参考平面上未经物体调制的条纹求解出的绝对相位、β(x,y)为由经过物体调制后的条纹求解出的绝对相位，获取两者的差值为物体连续相位差

进行摄像机与投影仪标定，对系统的总体参数进行标定；

根据系统标定的数据，利用物体高度信息求解表达式求解物体表面每一点的高度信息。