[发明专利]基于空间相位展开的双目光栅投影测量方法

说明书

本发明公开了一种基于空间相位展开的双目光栅投影测量方法，包括如下步骤：1)投影仪在待测物表面投射条纹，两相机分别采集图像；2)对采集到的图像进行处理，分别计算相位，当求得的相位值小于0时，相位值加上2π，使相位均位于0～2π之间得到相位主值；所述相位主值图中某一像素存在异常于规律性变化的突变；3)以突变位置为零点，利用空间相位展开方法求取绝对相位，再利用外极线约束确定同名点，继而解算出待测位置的三维信息。该基于空间相位展开的双目光栅投影测量方法通过对投影条纹的设计使识别条纹本身就能得到绝对相位，减少了图像特征提取步骤和提取精度对整体测量精度造成的影响。

技术领域

本发明涉及视觉检测领域，具体涉及一种基于空间相位展开的双目光栅投影测量方法。

背景技术

立体视觉利用空间中已知的多个相机之间的相互关系，解算被测物体的三维形貌信息，双目立体视觉是最简单直接同时也是应用广泛的视觉模型。双目立体视觉系统旨在通过同名点匹配后利用数学模型的解算获得物体的三维信息，因此寻找同名点成为双目立体视觉的关键。

工业应用和逆向工程中经常需要得到目标物体的三维形貌从而建立物体的数学模型，因此需要大量的物体表面三维数据。基于点特征的匹配需要依赖特征点，限于点的数量，不能得到大量密集的点云。为了在测量中快速获得大量的三维点云数据，需要投射条纹来辅助获得匹配信息。对于二维条纹图像中的截断相位的展开有两种方式：时间相位展开和空间相位展开，空间相位展开相较于时间相位展开减少了条纹投影的次数，从而提高了测量速度，便于加快测量节拍以提高效率。结合特殊形式的条纹图案设计，可以快速得到解包裹后相位的起始相位，唯一确定图像中像素点的相位。获得绝对相位是空间相位展开的难点之一，通常的做法是识别相机拍摄的图像上的一些特征来作为起始点，这样就增加了图像处理的步骤，且识别的精度又会影响到后续测量精度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于空间相位展开的双目光栅投影测量方法，其通过对投影条纹的设计，使识别条纹本身就能得到绝对相位，减少了图像特征提取步骤和提取精度对整体测量精度造成的影响。

为此，本发明的技术方案如下：

一种基于空间相位展开的双目光栅投影测量方法，包括如下步骤：

1)投影仪在待测物表面投射条纹，两相机分别采集图像；

2)对采集到的图像进行处理，分别计算相位，当求得的相位值小于0时，相位值加上2π，使相位均位于0～2π之间得到相位主值；所述相位主值图中某一像素存在异常于规律性变化的突变；

3)以突变位置为零点，利用空间相位展开方法求取绝对相位，再利用外极线约束确定同名点，继而解算出待测位置的三维信息。

一种基于空间相位展开的双目光栅投影测量方法，包括如下步骤：

1)投影仪按照如下规则在待测物表面投射条纹，两相机分别采集图像；

式中：(u，v)为图像中某一点的像素坐标，T为条纹周期，I₁(u，v)、I₂(u，v)、I₃(u，v)和I₄(u，v)为在四步相移图中点(u，v)处的灰度或光强；a(u，v)和b(u，v)分别为点(u，v)所在图像的平均灰度和图像灰度调制强度；u_＝u₀的点表示条纹相位突变的点；t表示在每一幅条纹图中u₀处的突变相位；

突变位置反正切求取的相位在截断相位图中某一像素处异于常规变化；