[发明专利]一种基于一次投影结构光平行条纹图案的实时三维测量方法

权利要求书

1.一种适用于三维传感测量中使用单幅黑白或者彩色结构光平行线图案与实时图像处理技术的实时光学三维测量方法，其特征是使用结构光投影装置，将单幅黑白或者彩色结构光平行条纹图案投影到被测物体表面，使用单个摄像装置记录变形的黑白或者彩色结构光条纹图案，通过条纹分割技术提取出每一条变形条纹，通过条纹聚类技术对提取出的变形条纹进行从上至下分类，通过样条函数拟合分类后的变形条纹，根据拟合线在图像中的纵向坐标生成纵坐标矩阵，通过样条内插方法提高坐标矩阵的分辨率，使其与摄像装置图像分辨率一致，生成纵坐标图，通过纵坐标图与系统参数实时计算出被测物体的三维形状。

2.按照权利要求1所述的方法，将单幅黑白或者彩色结构光平行条纹图案投影到标定板表面，计算出标定板纵坐标图，通过摄像装置记录原始的标定板图像，通过标志点检测与聚类方法，将标志点从上至下从左到右依次聚类，并且计算出每个标志点的相机坐标，通过标定板纵坐标图，聚类标志点的相机坐标以及聚类标志点的世界坐标，标定出系统参数。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所说的黑白或者彩色结构光平行条纹图案，是指通过二进制编码或者余弦函数编码生成若干条平行条纹，相邻平行条纹间隔相同。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所说的条纹分割技术通过卷积计算变形条纹的梯度，减少图像中的噪音与不均匀背景，通过基于斜率差的阈值选取方法计算全局阈值。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所说的条纹聚类技术的起始点从每条变形条纹的中部选取，通过计算变形条纹的斜率方向分别向左与向右进行聚类，每次聚类后都用数字依次标识被聚类的变形条纹。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所说的系统参数由纵坐标仿射变换矩阵与相机仿射变换矩阵组成，系统参数通过系统标定获得。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所说的系统标定是指通过已知的标定板上标志点三维坐标，标定板的纵坐标图与标志点的相机坐标计算系统参数的过程。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于系统标定之后，通过单幅图像中计算出的纵坐标图与标定得到的系统参数，实时计算出被测物体表面的三维形状。

9.按照权利要求2所述的方法，其特征在于所说的标志点检测方法是指通过基于斜率差分布的阈值选取算法，计算出全局阈值对标定板原始图像进行分割，再计算标志点面积阈值，通过面积阈值，得到所有标志点。

10.按照权利要求2所述的方法，其特征在于所说的标志点聚类方法是指自动检测出每列中的标志点，再对每列中的标志点进行自上至下的聚类，最后合并所有列中的标志点聚类结果。