[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

说明书

本发明公开了一种基于逐像素调控的自适应条纹投影三维测量方法，针对传统方法中对三维物体表面高光部分出现相位信息丢失的问题，提出结合牛顿插值多项式拟合相机‑投影仪响应曲线和多邻域匹配的方法来求取高光区域的最佳投影灰度值。首先搭建实验平台，通过CCD相机采集高反光金属表面具有不同投影灰度值的静态灰度图像序列，然后结合牛顿插值多项式快速拟合过饱和像素点的相机‑投影仪响应曲线，获得投影灰度值与相机采集灰度值之间的映射关系；通过该响应曲线求得过饱和像素点的最佳投影灰度值，进而合成自适应投影条纹图；最后将生成的自适应投影条纹图投射至高反光物体表面进行三维物体的重建工作。

技术领域

本发明涉及三维测量技术领域，具体涉及一种基于逐像素调控的自适应条纹投影三维测量方法。

背景技术

三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础，也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。

机械行业的零件表面具有容易形成高反光的特性，且在零件自身生产和工件装配过程中容易造成磨损、变形。采用传统的三维重建方法，三维物体表面高光部分出现相位信息丢失，从而导致重建效果不佳。

发明内容

本发明提出一种基于逐像素调控的自适应条纹投影三维测量方法，用于解决或者至少部分解决现有技术中的方法存在的三维重建效果不佳的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于逐像素调控的自适应条纹投影三维测量方法，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。

在一种实施方式中，步骤S3包括：

S3.1：对过饱和像素点m_c的N对多项式函数:(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；