一种基于灰度矩的面结构光系统亚像素精度解码方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于灰度矩的面结构光系统亚像素精度解码方法，首先采用条纹编码方法设计面结构光系统的投影图案，将投影图案投射到被测物体表面后，用照相机拍摄得到被物体编码的图像，然后对编码图像进行Canny算子边缘检测，得到编码图像的像素级边缘，最后针对像素级边缘点，采用灰度矩方法进行亚像素边缘的提取，从而解码得到亚像素精度结果。本方法突破了由投影仪和照相机的物理精度带来的限制，通过软件的方法提高了结构光测量系统的测量精度，大幅度降低了高精度测量的硬件成本，可应用于高精度三维测量场景。

A Subpixel Precision Decoding Method for Surface Structured Light System Based on Gray Moment

The invention discloses a sub-pixel precision decoding method of surface structured light system based on gray moments. Firstly, the projection pattern of surface structured light system is designed by fringe coding method. After projecting the projection pattern onto the surface of the object under test, the image coded by the object is captured by camera, and then the edge detection of the encoded image is carried out by Canny operator to obtain the pixel-level edge of the encoded image. At last, the gray moment method is used to extract sub-pixel edges for pixel-level edge points, and the sub-pixel accuracy results are obtained by decoding. This method breaks through the limitation caused by the physical accuracy of projectors and cameras, improves the measurement accuracy of structured light measurement system by means of software, reduces the hardware cost of high-precision measurement greatly, and can be applied to high-precision three-dimensional measurement scene.

【技术实现步骤摘要】
一种基于灰度矩的面结构光系统亚像素精度解码方法
本专利技术涉及三维物体测量领域，具体涉及一种基于灰度矩的面结构光系统亚像素精度解码方法。
技术介绍
面结构光三维测量技术是一种主动投影的测量技术，它采用投影仪向被测物体投影带有编码信息的结构光图案，并通过摄像机拍摄经被测物体影响而产生改变的结构光图像，以此图像来计算出实际被测物体的三维测量信息。面结构光三维测量技术具有测量精度高，抗干扰能力强，采集三维信息完整等特点，具有很强的开发前景和应用价值。面结构光测量技术适用于有高精度检测需求的场景，但是高精度测量对硬件要求较高，通常要求投影仪和照相机都具有非常高的分辨率，从而才能达到高精度测量的要求。如此，高精度测量的硬件投入成本巨大，不具有经济性。条纹编码方法编码的面结构光投影图案通常为多种灰度条纹相间的图案，因此由照相机拍摄得到的图像中有许多直线边缘特征，面结构光解码操作的主要任务就是准确识别出这些边缘点的位置，以获得每个像素点的编码信息，从而解算出被测物体的高度。根据图像中总是直线边缘的特点，将灰度矩方法引入面结构光系统的解码流程，以此可以获得亚像素边缘，也就意味着获得了亚像素解码精度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于灰度矩的面结构光系统亚像素精度解码方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)使用条纹编码方法设计面结构光投影图案，通过投影仪将投影图案投射到被测物体表面，同时用照相机拍摄形变后的投影图案获得编码图像；(b)将编码图像作为目标图像进行Canny算子边缘检测，获得目标图像的像素级边缘点；(c)根据Canny算子获得的像素级边缘点，将每个像素级边缘点邻域的7*7像素小块提取出来，并对该像素小块使用灰度矩的方法，检测像素小块内的亚像素级边缘，具体为：根据该像素小块的灰度值，估计出该像素小块的0阶、1阶、2阶和3阶灰度矩，由于灰度矩的值受像素小块内的灰度值所影响，所以根据像素小块内的前3阶灰度矩...

【技术特征摘要】
1.一种基于灰度矩的面结构光系统亚像素精度解码方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)使用条纹编码方法设计面结构光投影图案，通过投影仪将投影图案投射到被测物体表面，同时用照相机拍摄形变后的投影图案获得编码图像；(b)将编码图像作为目标图像进行Canny算子边缘检测，获得目标图像的像素级边缘点；(c)根据Canny算子获得的像素级边缘点，将每个像素级边缘点邻域的7*7像素小块提取出来，并对该像素小块使用灰度矩的方法，检测像素小块内的亚像素级边缘，具体为：根据该像素小块的灰度值，估计出该像素小块的0阶、1阶、2阶和3阶灰度矩，由于灰度矩的值受像素小块内的灰度值所影响，所以根据像素小块内的前3阶灰度矩推算出像素小块内灰度分界的位置，由此得到亚像素边缘所处的位置，从而使解码操作达到亚像素精度。2.根据权利要求1所述的基于灰度矩的面结构光系统亚像素精度解码方法，其特征在于，所述步骤(a)中，可以采用二值编码方法、灰度编码方法、二值格雷码编码方法等条纹编码方法对投影图案进行编码设计，获得一个投影图案序列，并将这些图案依次投影至被测物体表面，由物体形状的影响，照射在物体上的投影图案会产生形变，用照相机拍摄获得编码图像。3.根据权利要求1所述的基于灰度矩的面结构光系统亚像素精度解码方法，其特征在于，所述步骤(b)中，Canny算子边缘检测包含以下步骤：运用高斯滤波器对编码图像进行平滑滤波，减少噪声的影响；用一阶边缘差分算子计算梯度幅值和方向；对梯度幅值进行非极大值抑制，即在梯度方向上只选择梯度最大的点作为候选边缘点；用双阈值算法检测和连接边缘。4.根据权利要求1所述的基于灰度矩的面结构光系统亚像素精度解码方法，其特征在于，所述步骤(c)具体如下：(1)将二维连续函数f(x,y)的k阶灰度矩mk表示为公式(1)，S为积分区域的面积：假设在单位圆O中存在一条边缘，该边缘同侧区域内的灰度值均相同，分别记其两侧的灰度值为h1和h2，并设h1<h2；以ρ表示边缘到圆心O...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘山，李栋，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33