[发明专利]针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法

说明书

本发明公开了针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法。首先对彩色图像中的高反光区域进行检测，将图像分为非反光区域和反光区域；对于非反光区域，采用基于三步相移的高频条纹图进行三维测量；对于反光区域，采用基于多步相移的低亮度低频条纹图进行三维测量；最后对两种三维测量结果进行融合，从而得到最后的具有高完整度的三维测量结果。与传统方法相比，本发明能对高反光物体自动地实现具有高完整度的三维测量，提高了条纹投影技术对高反光物体的三维测量的适用性，利于自动化的3D测量应用。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，具体涉及针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法。

背景技术

几十年，三维轮廓测量技术被广泛的应用于各个领域，如在线工业检测，逆向建模和三维人脸测量等。在众多三维轮廓测量方法中，基于多步相移条纹图和三角测量原理的条纹投影技术是测量精度高和十分实用的技术之一，由于它具有无接触、全场、高精度和高效等优点。然而，在条纹投影技术中，很难针对高反光物体自动地实现高完整度的三维测量，这显然不适合自动化的3D测量应用。因此设计出针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法是至关重要的。

发明内容

为了克服条纹投影技术难以对高反光物体实现高完整度三维测量的缺陷，本发明提出了针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法。

本发明的技术方案如下：针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一，利用三维测量系统对彩色图像中的高反光区域进行检测，将图像分为非反光区域和反光区域；

步骤二，对于非反光区域，采用基于三步相移的高频条纹图进行三维测量；

步骤三，对于反光区域，采用基于多步相移的低亮度低频条纹图进行三维测量；

步骤四，对两种三维测量结果进行融合，从而得到最后的具有高完整度的三维测量结果。

优选的，所述三维测量系统包括一个彩色相机和一个投影仪，投影仪只能投影灰度值为0-255范围内的灰度图像，彩色相机同步采集图像。

优选的，所述步骤一具体为：

首先，投影仪对物体投影一幅均匀光强图案，I₀(x,y)表示投影的均匀光强图案中每个像素的光强值，I₀(x,y)＝128，彩色相机同步采集得到RGB图像Y(x,y)表示RGB图像中每个像素的亮度值，Y(x,y)＝0.2126×R(x,y)+0.7152×G(x,y)+0.0722×B(x,y)；

然后，对RGB图像进行归一化，

r(x,y)＝R(x,y)/(R(x,y)+G(x,y)+B(x,y))

g(x,y)＝G(x,y)/(R(x,y)+G(x,y)+B(x,y))

b(x,y)＝1-r(x,y)-g(x,y)

并对归一化后的RGB图像重新计算亮度，

y(x,y)＝0.2126×r(x,y)+0.7152×g(x,y)+0.0722×b(x,y)；

最后，比较y(x,y)和Y(x,y)获得反光区域的检测结果，

其中，非反光区域的判断条件Mask(x,y)＝0，反光区域的判断条件Mask(x,y)＝1。

优选的，所述步骤二具体为：

首先，通过投影仪投影基于三步相移的高频条纹图：