The present invention relates to a phase unwrapping method based on geometric constraints of structured light system. Firstly, a three-dimensional measurement system of structured light is established, and the system is calibrated to determine the projection parameter matrix of camera and projector; secondly, the encapsulated phase is obtained by structured light projected on the target under test; secondly, given the nearest depth plane, the encapsulated phase is established by geometric constraints of structured According to the mapping relationship between camera sensor and projector sensor, the minimum virtual phase map is determined. Finally, the phase unwrapping is realized according to the determined minimum virtual phase map. The minimum virtual phase diagram established by the geometric constraints of the structured light system is an ideal and noise-free absolute phase diagram, which has higher robustness in assistant phase unwrapping and does not require additional image acquisition or additional hardware equipment, thus improving the phase unwrapping speed and reducing the complexity of the system.
【技术实现步骤摘要】
一种基于结构光系统几何约束的相位展开方法
本专利技术涉及三维形状测量
,更具体地,涉及一种基于结构光系统几何约束的相位展开方法。
技术介绍
近些年,随着计算机视觉、光电技术和数字图像处理等技术的不断完善,非接触式三维测量方法得以快速发展。按照测量原理和测量装置的不同,非接触式测量可分为主动式和被动式两种。被动式主要依靠自然光源进行测量,主动式则一般通过测量系统主动发射光信号,再捕获投射到被测目标的反射信号进行测量。而在众多的非接触三维形状测量技术中,结构光法中的光栅条纹投影类方法以其高精度、高效率、高鲁棒性等优点得到了广泛的研究与应用。此类方法主要通过投影系统将特定编码的光栅条纹作为结构光投影图案投影到被测目标表面,然后利用摄像机捕获经表面调制后反射的结构光,继而分析处理变形条纹图,得到正确的相位分布,最后完成被测目标的三维形状重建。其中,利用反正切函数处理变形相位后得到的相位值范围为(-π,π],从而产生连续相位被截断的现象,被截断的相位称作包裹相位,包裹相位值同实际所求连续的相位值之间相差2kπ。因此,要完成三维重建则必须对包裹相位间断点进行加减2kπ处理,以获取真实连续的相位值,这一计算真实相位值的过程就称为相位展开。相位展开方法分为空间相位展开法和时间相位展开法两大类。空间相位展开即沿包裹相位所在的二维平面通过比较相邻像素点间的相位进行展开;由于空间相位展开中各像素点相位相互影响,因此展开速度较慢、易导致误差传播,且无法同时测量多个独立的物体。时间相位展开通过获取一组不同频率条纹的包裹相位,然后沿时间轴进行相位展开;时间相位展开获得的相位为绝 ...
【技术保护点】
1.一种基于结构光系统几何约束的相位展开方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1,构建光栅投影的结构光三维测量系统,标定摄像机与投影仪,得到相应的摄像机投影参数矩阵和投影仪投影参数矩阵;步骤2,投影仪向被测目标投影光栅条纹图案,并由摄像机采集经被测目标表面调制的变形光栅条纹图,计算处理得到包裹相位;步骤3,给定最近深度的虚拟平面zmin,根据几何光学和镜头针孔模型,将摄像机传感器平面映射到投影仪传感器平面,通过投影仪传感器区域上相应的摄像机映射平面预定义相位图,建立相应最小虚拟相位图Φmin;步骤4,根据最小相位图Φmin确定出各点的条纹级次K,实现包裹相位的展开;
【技术特征摘要】
1.一种基于结构光系统几何约束的相位展开方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1,构建光栅投影的结构光三维测量系统,标定摄像机与投影仪,得到相应的摄像机投影参数矩阵和投影仪投影参数矩阵;步骤2,投影仪向被测目标投影光栅条纹图案,并由摄像机采集经被测目标表面调制的变形光栅条纹图,计算处理得到包裹相位;步骤3,给定最近深度的虚拟平面zmin,根据几何光学和镜头针孔模型,将摄像机传感器平面映射到投影仪传感器平面,通过投影仪传感器区域上相应的摄像机映射平面预定义相位图,建立相应最小虚拟相位图Φmin;步骤4,根据最小相位图Φmin确定出各点的条纹级次K,实现包裹相位的展开;其中K(x,y)为条纹级次,ceil[]为取最接近的最大整数的上限运算符,Φ(x,y)为最后得到的真实连续相位。2.根据权利要求1所述的基于结构光系统几何约束的相位展开方法,其特征在于:步骤1中标定摄像机与投影仪时,在同一个世界坐标系下对摄...
【专利技术属性】
技术研发人员:秦大辉,苏铭著,程栋,段云飞,邵永波,
申请(专利权)人:西南石油大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
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