[发明专利]基于正交格雷码和线移相结合的结构光三维测量方法

摘要

一种基于正交格雷码和线移相结合的结构光三维测量方法，应用于快速三维重构中。利用格雷码条纹边缘进行编解码，消除了格雷码一位解码误差；采用投射格雷码图案后继续投射线移图案，结合格雷码条纹边缘和线移条纹中心定位，提高图像采样点的密度；通过从条纹中心向两侧对称线移的方法，避开了因边缘扩散和全局光照造成的边缘定位误差，从而消除了线移条纹周期定位的解码误差，提高了全局解码的正确率，减少边缘定位的时间；采用双向正交投射实现左右视场全局唯一性编码，利用该匹配特征可以完成同名采样点的一一对应，消除了像素中心解码存在的量化误差。本发明在保证系统测量准确性、鲁棒性的同时，提高三维测量的速度。

主权项

一种基于正交格雷码和线移相结合的结构光三维测量方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)采用步骤(5)中的编码方法投射编码结构光图案，利用左右摄像机获取包含工件和经工件调制后条纹的左右视图；(2)对所述左右视图进行预处理：采用中值滤波去除由于图像传感器及传输过程中产生的椒盐噪声；进行灰度归一化处理，消除由于两相机光圈大小不同和光照不一造成的影响；(3)利用大津法对图像进行阈值处理，提取每幅图像的条纹边缘，利用形态学去除毛刺和内部孔洞；(4)编码策略：先在一个方向投射n位格雷码条纹图案；然后在此基础上投射一幅黑白相间、条纹宽度与格雷码最小条纹宽度相等、方向与格雷码条纹平行的二值条纹图案，将该图案分别向左、向右平移j次，每次平移距离d；投射线移图案时，第一幅线移图案的条纹边缘与格雷码条纹边缘对齐，即线移条纹第一个条纹中心与格雷码最后一幅图案最左侧的条纹中心对齐，其后投射的图案分别以此为基准分别向左、向右对称平移j次；(5)解码方法：将格雷码图案条纹边缘上的点作为图像的采样点，根据所述采样点的二进制码值求解格雷码值，从而获得测量区域的粗略划分；利用格雷码最小周期条纹间距计算线移图案平移区间；对线移图案条纹中心进行定位，利用条纹中心线对测量区域进一步细分，即根据该条纹对应的格雷码条纹确定线移条纹所处的周期，对线移条纹进行解码；(6)在与步骤(4)投射图案条纹的垂直方向上重复所述(1)～(5)步骤，条纹相交的像素点可以得到两个正交方向上的码值，由于两个方向的码值都是连续递增的，因此码值结合后的数值是唯一的；(7)利用三角测量法求解各点的三维信息。