[发明专利]一种基于条纹修复的高动态三维测量方法

权利要求书

1.一种基于条纹修复的高动态三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：向高反光表面投影四幅灰度正弦条纹图，CCD采集变形饱和条纹；

S2：将拍摄的图像分为，可靠区域、浅饱和区域和深饱和区域，用四幅饱和条纹图计算出可靠区域，并计算出可靠区域的A参数；

S3：由于浅饱和区域和深饱和区域不能完美求解，对所有可靠区域膨胀和腐蚀，获得CSI和BSI区域来大致对应浅饱和区域和深饱和区域并利用CSI和BSI插值方法对CSI和BSI区域的A进行插值补全；

S4：利用条纹之间的关系，用修复的A以及没有饱和的条纹对饱和条纹进行修复，当条纹顶部饱和的部分被修复后，其余部分使用CSI插值方法来补全；

S5：当所有条纹被修复后使用四步相移法计算相位；

S6：使用互补格雷码方法求解级次并展开包裹相位。

2.根据权利要求1所述的基于条纹修复的高动态三维测量方法，其特征在于，所述S1的具体步骤如下：

S101：向高反光表面投影四幅灰度正弦条纹图，CCD采集变形饱和条纹，投影的四幅条纹图有的恒等相位差，拍摄到的图像也有的相位差，即，其中，N＝4为相移步数，n＝1,2,...,N为相移序号，A(x,y)为平均强度，B(x,y)为强度调制。化简后拍摄到的图像I₁，I₂，I₃，I₄表达式如下：

3.根据权利要求1所述的基于条纹修复的高动态三维测量方法，其特征在于，所述S2的具体步骤如下：

S201、对图像中的每个点，根据四幅相移图的饱和情况将其分为可靠区域、浅饱和区域和深饱和区域，如果拍摄的四幅相移图在某个点的值都小于255，或者只有一幅图的值大于等于255，那么这个点为可靠区域，如果四幅图在某个点有两幅图、三幅图或四幅图的值大于等于255，那么这个点就属于浅饱和区域或者深饱和区域，假定A′为实际的A参数，那么当A′＜255时该点为浅饱和区域，当A′≥255时该点为深饱和区域；

S202、可靠区域的A参数可以直接求解，浅饱和区域和深饱和区域的A参数无法直接求解。

4.根据权利要求1所述的基于条纹修复的高动态三维测量方法，其特征在于，所述S3具体步骤如下：

S301、求解到可靠区域后，对可靠区域进行膨胀，膨胀距离应该超过条纹周期的一半，获得膨胀区域，然后对膨胀区域进行腐蚀，腐蚀距离应该大于膨胀距离，获得CSI区域；最后对CSI区域进行反转得到BSI区域，由于浅饱和区域和深饱和区域不能完美求解，获得CSI和BSI区域来大致对应浅饱和区域和深饱和区域；

S302、用CSI区域内的所有可靠点的A值为基础对CSI整个区域的A值进行插值补全，插值方法使用三次样条插值方法：cubic spline interpolation，简称为CSI插值方法。

S303、用BSI区域内所有可靠点的A值为基础对BSI整个区域的A值进行插值补全，插值方法使用双调和样条插值方法：biharmonic spline interpolation，简称为BSI插值方法。

5.根据权利要求1所述的基于条纹修复的高动态三维测量方法，其特征在于，所述S4具体步骤如下：

S401：四幅相移条纹当某个图像饱和时，饱和区域Ω的条纹修复值的修复公式如下：

S402：四幅饱和相移图像使用上面修复公式修复后，如果还存在饱和的位置，这些位置以全局的非饱和条纹值和修复的条纹值为基础，用CSI插值方法进行插值补全。

6.根据权利要求1所述的基于条纹修复的高动态三维测量方法，其特征在于，所述S5具体步骤如下：

S501：通过修复的四幅条纹图可以解得包裹相位：

通过上式获得的相位是包裹相位，要获得高度信息需要使用展开相位，绝对相位法可以将包裹相位展开。