[发明专利]基于三通道正弦条纹投影的彩色物体快速三维测量方法

说明书

本发明提出一种基于三通道正弦条纹投影的彩色物体快速三维测量方法。该方法将三个不同频率但相位相同的正弦条纹编码到彩色三通道中。单帧时间内向被测物顺序投影彩色正弦复合条纹图和一张空白图。对相机捕捉到的彩色三通道正弦条纹图进行解串扰，再用空白图求解彩色被测物表面每个像素点的真实反射率以及解决在傅里叶获取截断相位阶段的零频与基频混叠问题。利用三频外差原理进行相位展开求取连续相位并将相位信息带入高度公式进行三维重建。本发明仅利用两张图完成了彩色物体三维重建，并利用空白图在求解出彩色被测物真实反射率的同时消除了零频与基频的混叠问题，相较与传统彩色投影测量速度与精度都有提高，适用于彩色动态物体的三维测量。

技术领域

本发明属于一种光学快速三维测量方法，属于光电检测技术领域，具体涉及一种基于三通道正弦条纹投影的彩色物体快速三维测量方法。

技术背景

近些年来工业获得迅猛发展，生物技术、信息科学技术、材料科学技术、以及制造技术逐步被视为21世纪的四大支柱科技，并被许多国家所重视。一个国家在制造业方面的水平在一定程度上反映了该国家科技发展水平高低。先进的测量技术是制造业的基础，在工业生产中许多时候都需要获取某工件的三维尺寸，因此实现对工件的三维测量获取三维形貌是当代诸多研究者的关注焦点。与此同时在三维测量方面如何提高测量速度，又是重中之重。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种基于三通道正弦条纹投影的彩色物体快速三维测量方法，通过以下技术方案实现。

一种基于三通道正弦条纹投影的彩色物体快速三维测量方法，包括以下步骤：

步骤一、在标定阶段，向白色参考面顺序投射红、绿、蓝三张纯色图，并由相机接收，用来计算串扰矩阵M。在投影测量阶段，向被测物投射包含红绿蓝三个通道的彩色正弦复合条纹图，每个通道内各包含一个标准正弦图，每个正弦图相位相同但频率互不相同，投影彩色正弦复合条纹图后追加投射一张用于测量反射率的空白图，依此可以逐像素求出每点的真实反射率K，利用M和K值对相机捕捉到的彩色三通道正弦条纹图进行条纹矫正；

步骤二、利用背景归一化的傅里叶方法消除零频与基频的混叠问题，获得截断相位；

步骤三、利用三频外差原理进行相位展开求取连续相位并将相位信息带入高度公式进行三维重建。

本发明的优点：

1、仅利用两张图完成了彩色物体三维重建；

2、利用空白图在求解出彩色被测物真实反射率的同时解决了在傅里叶求取包裹相位时零频与基频的混叠问题；

3、本方法计算简单，控制灵活，操作简便，对彩色物体的测量具有较高的鲁棒性。

附图说明

图1为本发明的三维测量系统原理示意图。

图2为本发明使用的彩色正弦复合条纹图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实例作进一步详细描述，但本实例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

一种基于三通道正弦条纹投影的彩色物体快速三维测量方法，其原理如图1所示，包括采集设备CCD相机1、投影设备2、参考面3、待测物体4和计算机(图中未示出)。先用计算机生成预先设计好的彩色正弦复合条纹图，再利用投影设备2将彩色正弦复合条纹图投射到参考面3和待测物体4上，经过待测物体4和参考面3反射后，由CCD相机1采集到条纹信息，经过软件处理后，恢复待测物体4的三维形貌。

本发明所述的一种基于三通道正弦条纹投影的彩色物体快速三维测量方法，步骤如下：