[发明专利]一种结构光三维成像系统及非线性误差抑制方法

说明书

本发明涉及结构光三维成像技术领域，更具体地说，它涉及一种结构光三维成像系统及非线性误差抑制方法，其技术方案要点是：包括以下步骤：S1、利用所述结构光三维成像系统拍摄所述目标物的图像；S2、利用非线性误差抑制方法处理所述目标物的图像；S3、采用四步相移法重建目标物的高清三维图像。本发明通过对伽马畸变模型以及在谐波分析的基础上对结构光系统中存在的非线性误差进行了深入的分析研究后，提出了评价非线性畸变程度的标准，算法通过条纹图像中包含的伽马值信息，经过迭代计算即可估计出准确的伽马值，无需引入复杂函数的计算。

技术领域

本发明涉及结构光三维成像技术领域，更具体地说，它涉及一种结构光三维成像系统及非线性误差抑制方法。

背景技术

随着电子信息技术在进几十年来的发展，三维物体重建技术在工业界和日常生活中得到了越来越广泛的应用，由此也诞生出一系列的三维重建算法。一类具有代表性的三维测量方法是结构光法。结构光测量技术是一种主动式光学测量方法，通过投射编码光栅获得被测物体的三维信息，在逆向工程、数字化建模、计算测量等领域研究广泛。

然而，结构光的实际测量并不是一个理想的完全准确的过程，在条纹光栅投影、摄像机拍摄的过程中各种因素都会影响到最终的成像。一方面，相机在成像时所产生的电子噪声以及光子噪声是不可避免的；另一方面结构光图像在系统内传送的过程中也会由元件的系数变化产生一定的高斯噪声。目前，非线性误差的校正算法任存在着准备流程复杂、运行时间长、精度低的问题。因此，一种结构光三维成像系统及非线性误差抑制方法在结构光三维成像领域显得格外重要，开发更先进、抑制非线性误差更强的成像算法非常有助于三维物体重建技术的应用与发展。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构光三维成像系统及非线性误差抑制方法，具有提高三维图像质量、降低非线性误差干扰的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种结构光三维成像系统，包括计算机、目标物、相机、光栅发生器、传送带、运动控制器与投影物镜；

所述计算机分别与所述相机、所述光栅发生器、所述运动控制器连接，所述相机与投影物镜依次设置于所述传送带的一侧，所述光栅发生器设置于所述投影物镜的顶部；

所述运动控制器还与所述传送带连接，所述目标物位于所述传送带上。

在其中一个实施例中，所述相机有两个，且分别位于所述投影物镜的两侧。

一种结构光三维成像非线性误差抑制方法，包括以下步骤：

S1、利用所述结构光三维成像系统拍摄所述目标物的图像；

S2、利用非线性误差抑制方法处理所述目标物的图像；

S3、采用四步相移法重建目标物的高清三维图像。

在其中一个实施例中，所述步骤S2包括以下步骤：

S21、判断图像是否存在伽马畸变及图像的伽马畸变程度；

S22、根据图像的伽马畸变程度对图像的伽马畸变进行伽马校正。

在其中一个实施例中，所述步骤S21包括以下步骤：

S211、用正弦条纹进行投影，若不存在伽马畸变，由于正弦反向条纹图像的相位值与原条纹图案相位值相差180度，即条纹波峰与波谷的位置相反，此时不同相移量的一组条纹图案求和得到的平均光强值A是一致的；若存在伽马畸变，则不满足正弦条纹图案这一特性，对一组具有伽马畸变的条纹图案求和，可以得到：