一种基于色彩插值的结构光投影系统色彩标定与校正方法技术方案

本发明专利技术涉及一种彩色结构光投影系统色彩标定与校正方法，属于结构光精密测量技术领域。本发明专利技术综合运用彩色图像分割技术与彩色强度插值技术，可以用来校正采集的彩色图像，提高了基于彩色结构光投影的3D形状测量系统的准确性，克服彩色结构光投影3D测量系统受物体表面色彩影响的缺陷。与现有的彩色结构光投影系统色彩标定与色彩混叠校正处理技术相比，处理效率和精度更高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于色彩插值的结构光投影系统色彩标定与校正方法，属于结构光精密测量

技术介绍
目前市场上一般的彩色CCD相机与DLP投影仪，三个色彩通道一般设计成相互重叠的形式，主要目的是为了消除色彩盲区，这意味着一般的彩色图像传感系统，通道之间的色彩混叠是不可避免的；对于相同通道，滤波器可能采用不同的带宽，从而导致CCD相机与DLP投影仪的相同色彩通道之间存在不匹配现象。彩色通道间的色彩失真将严重地扭曲结构光模板，导致结构光图像偏离正弦分配，最终导致结构光阶数的计算错误。由于色彩混叠，三个主色彩通道不能正确地从结构光模板中分离开。结果，提取的相移结构光模板包含扭曲的强度轮廓，这也使得计算的相位产生严重的误差。因此，减小色彩混叠与色彩失真，对彩色结构光投影系统获取高精度的3D形状数据是非常重要的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于色彩插值的结构光投影系统色彩标定与校正方法，通过综合运用彩色图像分割技术与彩色强度插值技术，用来校正采集的彩色图像，这将大大改善基于彩色结构光投影的3D形状测量系统的准确性。本专利技术采用的具体技术方案如下：Step1、设计并投影彩色模板图像到白色平面上；Step2、相机采集投影后的彩色模板图像；Step3、对采集到的彩色模板图像进行分割；Step4、对每个分割区域，计算区域平均的R、G、B色彩通道强度值，并把该值作为最终的采集色彩值；Step5、依据设计色彩值与采集色彩值建立色彩对应关系；Step6、根据最小色彩距离搜索初始的设计色彩值；Step7、运用色彩插值技术计算与采集色彩值对应的最终的设计色彩值。所述步骤Step1中总共投射24副彩色模板图像，每副彩色模板图像由24×24个栅格区域组成，邻接区域之间设计一些具有突变边界的区域，这些区域的像素强度被设计成最大值；每个栅格区域的R、G、B通道值设置在0～240之间变化，其中相邻的色彩空间点间的间隔设计成10，即色彩值依次为0,10,20,30…..240，总的离散色彩空间点数为：24×24×24＝13824。所述步骤Step2中对采集到的设计彩色模板图像标上与之对应的序号K，K的取值为1～24。所述步骤Step3中，对采集到的彩色模板图像进行分割的步骤如下：(1)执行图像滤波、边缘增强；(2)计算像素绝对强度： P O W E R [ i ] [ j ] = ( R [ i ] [ j ] * R [ i ] [ j ] + G [ i ] [ j ] * G [ i ] [ j ] + B [ i ] [ j ] * B [ i ] [ j ] ) / 3 ]]>其中，(i，j)为像素点坐标，POWER[i][j]表示像素绝对强度，R[i][j],G[i][j],B[i][j]分别表示像素点的R、G、B通道值；(3)采用具体值为5的固定窗口，计算该窗口内像素与其邻接像素的平均强度差；(4)提取分割区域种子点，需同时满足如下两个条件：对于高强度像素点，条件为： e r r o r [ i ] [ j ] < ϵ 1 P O W E R [ i ] [ j ] > ϵ 2 ]]>对于低强度像素点，条件为： e r r o r [ i ] [ j ] < ϵ 1 P O W E 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于色彩插值的结构光投影系统色彩标定与校正方法，其特征在于：包括如下具体步骤：Step1、设计并投影彩色模板图像到白色平面上；Step2、相机采集投影后的彩色模板图像；Step3、对采集到的彩色模板图像进行分割；Step4、对每个分割区域，计算区域平均的R、G、B色彩通道强度值，并把该值作为最终的采集色彩值；Step5、依据设计色彩值与采集色彩值建立色彩对应关系；Step6、根据最小色彩距离搜索初始的设计色彩值；Step7、运用色彩插值技术计算与采集色彩值对应的最终的设计色彩值。

【技术特征摘要】
1.一种基于色彩插值的结构光投影系统色彩标定与校正方法，其特征在于：包括如下具体步骤：Step1、设计并投影彩色模板图像到白色平面上；Step2、相机采集投影后的彩色模板图像；Step3、对采集到的彩色模板图像进行分割；Step4、对每个分割区域，计算区域平均的R、G、B色彩通道强度值，并把该值作为最终的采集色彩值；Step5、依据设计色彩值与采集色彩值建立色彩对应关系；Step6、根据最小色彩距离搜索初始的设计色彩值；Step7、运用色彩插值技术计算与采集色彩值对应的最终的设计色彩值。2.根据权利要求1所述的基于色彩插值的结构光投影系统色彩标定与校正方法，其特征在于：所述步骤Step1中总共投射24副彩色模板图像，每副彩色模板图像由24×24个栅格区域组成，邻接区域之间设计一些具有突变边界的区域，这些区域的像素强度被设计成最大值；每个栅格区域的R、G、B通道值设置在0～240之间变化，其中相邻的色彩空间点间的间隔设计成10，即色彩值依次为0,10,20,30…..240，总的离散色彩空间点数为：24×24×24＝13824。3.根据权利要求1所述的基于色彩插值的结构光投影系统色彩标定与校正方法，其特征在于：所述步骤Step2中对采集到的设计彩色模板图像标上与之对应的序号K，K的取值为1～24。4.根据权利要求1所述的基于色彩插值的结构光投影系统色彩标定与校正方法，其特征在于：所述步骤Step3中，对采集到的彩色模板图像进行分割的步骤如下：(1)执行图像滤波、边缘增强；(2)计算像素绝对强度： P O W E R [ i ] [ j ] = ( R [ i ] [ j ] * R [ i ] [ j ] + G [ i ] [ j ] * G [ i ] [ j ] + B [ i ] [ j ] * B [ i ] [ j ] ) / 3 ]]>其中，(i，j)为像素点坐标，POWER[i][j]表示像素绝对强度，R[i][j],G[i][j],B[i][j]分别表示像素点的R、G、B通道值；(3)采用具体值为5的固定窗口，计算该窗口内像素与其邻接像素的平均强度差；(4)提取分割区域种子点，需同时满足如下两个条件：对于高强度像素点，条件为： e r r o r [ i ] [ j ] < ϵ 1 P O W E R [ i ] [ j ] > ϵ 2 ]]>对于低强度像素点，条件为： e r r o r [ i ] [ j ] < ϵ 1 P O W E R [ i ] [ j ] < ϵ 2 ]]>其中，error[i][j]表示固定窗口内像素与其邻接像素的平均强度差，POWER[i][j]表示像素强度，ε1,ε2为门限值，利用邻接像素平均误差与图像强度分布直方图来计算；(5)运用区域增长算法扩大种子区域，直到区域的边缘像素或者区域内像素强度拟合平均误差大于一个门限值，增长后的区域作为初始的分割区域；(6)对初始的分割区域进行标识，假如增长后的分割区域与另一个邻接区域相交，或者邻接的区域拟合误差小于门限值ε3,邻接区域将融合成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文国，杨其乐，陈迎春，陈田，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53