[发明专利]一种基于格雷码的投影式大尺寸空间测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于格雷码的投影式大尺寸空间测量方法，其特征在于，包括如下步骤，

步骤1，控制设置在测量场景周边或其中的至少2台投影仪，对位于有效测量空间内的待测目标物体进行如下循环的投影步骤；

步骤1.1，控制所有投影仪作如下同步投影操作：投影全黑编码持续时间T0，然后投影全白编码持续时间T0，投影全黑编码持续时间T0，然后投影全白编码持续时间T0；

步骤1.2，依次控制投影仪分别进行如下的投影操作，投影沿X方向的平面格雷码，每位格雷码对应图像持续时间Tc，然后投影沿Y方向的平面格雷码，每位格雷码对应图像持续时间Tc；

步骤1.3，待所有的n台投影仪都完成投影后，返回步骤1.1；

步骤2，通过设置在待测目标物体上的光电传感器，对待测目标物体上的空间坐标进行标定，并循环执行如下步骤；

步骤2.1，光电传感器在投影仪的投影编码光作用下，对于黑白投影图案产生能够区分的编码信号；光电传感器根据香农采样原理对这些能够区分的信号按照设定的频率进行采集并存储，并记录发生的时序信号；

步骤2.2，光电传感器对采集到的时序信号进行识别：当检测到两个T0宽度的编码信号时，认为是一个同步基准，即为全部投影仪时序对齐；然后光电传感器按投影仪按位置接受2n个M位的格雷码；

步骤2.2，光电传感器进行格雷码的按投影仪按位置接受2n个M位的格雷码的具体步骤如下，

每Tc个时刻的信号构成一个格雷码，依次为第1台投影仪沿X方向的格雷码，第一台投影仪沿Y方向的格雷码，第2台投影仪沿X方向的格雷码，…，第n台投影仪沿X方向的格雷码，第n台投影仪沿Y方向的格雷码，如此接受2n个M位的格雷码；

步骤2.3，输出得到的2n个M位的格雷码，然后返回步骤2.1；

步骤3，对输出的2n个M位的格雷码进行计算得到对应光电传感器的空间坐标，从而完成对待测目标物体标定点的测量，待全部标定点完成测量后实现对待测目标物体的测量；

步骤3的具体步骤如下，

步骤3.1，接受每一光电传感器发送的2n个M位的格雷码；

步骤3.2，对每一光电传感器的2n个格雷码进行错误码的剔除，仅保留正确编码；

步骤3.3，将每一光电传感器的2n个M位的格雷码，解算出对应的离散像素坐标；

步骤3.4，将像素坐标转换为投影仪坐标系内的射线方程；

步骤3.5，将有效格雷码对应的投影仪器的射线方程联立，通过最小二乘求解方程组，得到该光电传感器的空间坐标；

步骤3.6，返回步骤3.1，对于每一光电传感器执行步骤3.1到3.5，从而完成对待测目标物体标定点的测量，待全部标定点完成测量后实现对待测目标物体的测量。

2.根据权利要求1所述的一种基于格雷码的投影式大尺寸空间测量方法，其特征在于，步骤3.4，光电传感器经过采集解码，得到其相对第i台投影仪像平面的坐标(X_i,Y_i)，由此可得该投影仪坐标系中的射线方程：

其中，f为焦距，DXi和DYi为第i台投影仪投影图案的长度和宽度，M为格雷码位数。

3.根据权利要求2所述的一种基于格雷码的投影式大尺寸空间测量方法，其特征在于，步骤3.5，对于光电传感器而言，其位于这n台投影仪对应射线的交点处，将所有射线方程经过投影仪相对全局坐标系的位姿变换矩阵(Ri,Ti)变换后，可得如下方程组：

通过最小二乘求解出光电传感器的空间坐标，由此得到所有光电传感器的空间坐标后，实现空间位姿的测量。

4.根据权利要求1所述的一种基于格雷码的投影式大尺寸空间测量方法，其特征在于，步骤1中，时间间隔T0时间小于时间间隔Tc，光电传感器能识别出时间间隔T0和时间间隔Tc。

5.根据权利要求1所述的一种基于格雷码的投影式大尺寸空间测量方法，其特征在于，步骤2中，格雷码的位数M的最大取值Mmax由如下关系确定，2^Mmax为投影仪的分辨率。