[发明专利]一种基于逐像素调控的自适应条纹投影三维测量方法

权利要求书

1.一种基于逐像素调控的自适应条纹投影三维测量方法，其特征在于，包括：

S1：利用投影仪向待测物体表面投射灰度图；

S2：采用CCD相机采集投影仪投射的灰度图，采用阈值分割方法获得相机采集的灰度图中像素点的位置；

其中，像素点的位置表示为二值图，M_c(u_c,v_c)表示像素点在二值图对应的二进制矩阵中的取值，过饱和像素点的取值为1，其余像素点的取值为0，(u_c,v_c)表示采集图像中的像素坐标，Tb表示过饱和像素点阈值；

S3：结合牛顿插值多项式拟合过饱和像素点的相机-投影仪响应曲线，获得投影灰度图的灰度值与相机采集灰度图的灰度值之间的映射关系；

S4：根据步骤S3中的映射关系，生成最佳投影条纹图；

S5：基于生成的最佳投影条纹图进行三维重建。

2.如权利要求1所述的三维测量方法，其特征在于，步骤S3包括：

S3.1：对过饱和像素点m_c的N对多项式函数值:(x_0,m,f(x_0,m))、(x_1,m,f(x_1,m))、(x_N,m,f(x_N,m))构建如下插值多项式：

f(x_i,m)＝a_0,m+a_1,m(x-x_0,m)+a_2,m(x-x_0,m)(x-x_1,m)+...+a_N,m(x-x_0,m)(x-x_N-1,m) (2)

其中，x_0,m、x_1,m、x_N,m表示投影仪投射的灰度值，f(x_0,m)、f(x_1,m)、f(x_N,m)表示相机采集的灰度值，N表示过饱和像素点的编号，a_0,m,a_1,m,...a_N,m为过饱和像素点的拟合曲线系数；

S3.2：结合牛顿插值多项式，求解出公式(2)的拟合曲线系数，获得投影灰度图的灰度值与相机采集灰度图的灰度值之间的映射关系。

3.如权利要求2所述的三维测量方法，其特征在于，步骤S4包括：

S4.1：根据获得的映射关系，求解得到相机坐标系下过饱和像素点的最佳投影灰度值：

S4.2：进行相机-投影仪的坐标匹配，获得投影仪坐标下过饱和像素点的最佳投影灰度值，并生成最佳投影条纹图。

4.如权利要求3所述的三维测量方法，其特征在于，步骤S4.2在进行坐标匹配时，采用多邻域匹配方法。

5.如权利要求3所述的三维测量方法，其特征在于，步骤S4.2包括：

根据相机-投影仪的坐标匹配关系，获得投影仪坐标下过饱和像素点的位置以及第二最佳投影灰度值，其中，投影仪坐标下过饱和像素点的位置坐标为(u_p,v_p)：

其中，V和H表示投影条纹图宽度和高度，T是条纹的最大周期整数，φ_v(u_c,v_c)表示相机坐标系下任意一点(u_c,v_c)的绝对相位沿水平方向进行线性插值的计算值，φ_h(u_c,v_c)表示相机坐标系下任意一点(u_c,v_c)的绝对相位沿垂直方向进行线性插值的计算值；

将计算得到的最佳投影灰度值与标准正弦条纹结合得到最佳投影条纹图。

6.如权利要求1所述的三维测量方法，其特征在于，步骤S5包括：

将生成的投影条纹图投射至物体表面并由CCD相机采集，

结合预先标定的相机和投影仪的内外参数，建立物体相位与高度的关系，重建出物体的三维模型，基于最佳投影条纹图重建出物体的点云图。