[发明专利]基于正反码彩色编码条纹的三维测量方法

摘要

一种基于正反码彩色编码条纹的三维测量方法，选择一组性能较好且只包含若干种纯色的彩色编码条纹作为主彩色编码条纹，并求得其反码作为辅助条纹，结合四幅相移法，设计出不受到被测物体表面颜色和光照的影响的彩色图像分割方法，准确判断出主彩色编码条纹图中每个像素的颜色，然后由四幅带90°相移图得到周期变化的折叠相位图，并以折叠相位的周期边界作为彩色图像分割图中各条纹的边界，对彩色图像分割图进一步处理，去除噪声影响，提高彩色图像分割的精度，进而提高解码精度，提高三维测量的精度。

主权项

1、一种基于正反码彩色编码条纹的三维测量方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1：选择主彩色编码条纹：选择只包含若干种纯色的彩色编码条纹作为主彩色编码条纹，所述的纯色采用对24位真彩图像三个分量红R、绿G、蓝B分别赋值实现，24位真彩图像的R、G、B分量分别是8位，有256个灰阶，把每个分量只取0和255两个值，并将灰阶255时为1，灰阶0时为0，这样R、G、B分量的取值分别为0或1，这三个分量有8种组合且分别代表八种纯色，它们是黑色000、蓝色001、绿色010、青色011、红色100、品色101、黄色110、白色111，步骤2：求得主彩色编码条纹的反码：设主彩色编码条纹中(x，y)位置的像素K分量的值为K₁(x，y)，反码中(x，y)位置的像素K分量的值为K₂(x，y)，则K2(x,y)=|255-K1(x,y)|=0,K1(x,y)=255255,K1(x,y)=0]]>其中0＜x＜wilth，0＜y＜height，wilth是彩色编码条纹宽度方向的像素数，height是彩色编码条纹高度方向的像素数，K＝R、G或B，步骤3：在具有彩色表面的被测物体表面投影并采集图像：将主彩色编码条纹、主彩色编码条纹的反码和四幅90°相移条纹依次投影在具有彩色表面的被测物体表面，同时用彩色CCD采集图像，步骤4：依照假设进行彩色图像分割：提出假设，两种颜色的条纹投影到被测物体表面时这两种颜色中相同分量的大小顺序不变，设采集到的主彩色编码条纹图中(x′，y′)位置的像素K′分量的值为K′₁(x′，y′)，反码中(x′，y′)位置的像素K′分量的值为K′₂(x′，y′)，彩色图像分割后得到的图中(x′，y′)位置的像素K′分量的值为K′(x′，y′)，则K′(x′,y′)=0,K′1(x′,y′)<K′2(x′,y′)255,K′1(x′,y′)>K′2(x′,y′)]]>其中0＜x′＜wilth′，0＜y′＜height′，wilth′是采集到图像宽度方向的像素数，height′是采集到图像高度方向的像素数，K＝R、G或B，步骤5：对采集到的四幅带90°相移图解相位得到折叠相位：采集到的四幅带90°相移图当成灰度图来处理，令四幅带90°相移图中相位差α₁＝0，α₂＝π/2，α₃＝π，α₄＝3π/2，各图可以表示为其中，I_i(x′，y′)为第i幅相移图(x′，y′)位置像素的灰度值，I₀(x′，y′)为相移条纹图的背景值，γ(x′，y′)为调制强度函数，为待求相位场，0＜x′＜wilth′，0＜y′＜height′，wilth′是采集到图像宽度方向的像素数，height′是采集到图像高度方向的像素数；四幅相移图像在同一光场中采集，背景灰度值相同，根据三角公式推导可得(x′，y′)位置像素的相位主值表达式：依据上述公式求得每一个像素对应的相位主值，组成取值在-π/2～π/2范围内周期变化的折叠相位，在周期内部从左到右递增，将折叠相位的取值范围调整为0～2π：则折叠相位的取值在0～2π范围内周期变化，在周期内部从左到右递增，步骤6：根据折叠相位确定各条纹边界：对折叠相位逐行扫描，灰度值极小值点为条纹边界，步骤7：根据步骤6得到的条纹边界逐行去除彩色图像分割后图像中的噪声：标记出彩色图像分割后的图像中对应于由折叠相位得到边界的像素，对彩色图像分割后的图像逐行扫描，同一行每两个相邻边界之间的像素属于同一个彩色条纹，统计本行内每两个相邻边界之间的各个颜色像素的个数，将这些像素全部赋值为统计出的像素个数最多的颜色，步骤8：根据主彩色编码条纹的解码方法对步骤7得到的图像解码：步骤7得到的图像中各条纹的颜色与主彩色编码条纹相同，设主彩色编码条纹中各彩色条纹的编号从左到右依次为1，2，…，j，…，n，按照主彩色编码条纹对应的解码方法唯一确定步骤7得到的图像中各彩色条纹的对应编号为n₀，n₀+1，…，j，…，n₁，其中n₀≥1，n₁≤n，这些编号与步骤5得到的折叠相位周期一一对应，步骤9：根据步骤5得到的折叠相位和步骤8得到的编号进行相位展开：设对应的编号为j，则其中是采集到的各图像(x′，y′)位置像素对应的带有完整的被测物体表面高度信息的展开相位值，求出每个像素处的展开相位值，步骤10：用三角法求出被测物体表面高度信息。