基于特征相位约束的结构光360°三维面形测量方法技术

本发明专利技术提供一种基于特征相位约束的结构光360°三维面形测量方法，属于结构光三维测量领域。本发明专利技术所述方法包括标定投影仪‑摄像机系统、采集图像、重建单次测量结果、提取约束点、计算变换参数和统一坐标系六个步骤。本发明专利技术所述方法摒弃了传统360°测量方法中对高精度步进电机及附加设计标志物的依赖，通过提取约束点，获取物体或系统在相邻测量间移动的变换参数，以此为依据将多次测量结果统一到同一物体坐标系下；同时，建立了闭合优化环路，根据环路构建残差方程，通过优化该残差方程获取全局最优的变换参数，减少误差累积，最终重建出物体的360°三维点云信息。

A method for measuring the 360 \u00b0 3D shape of structured light based on the constraint of feature phase

【技术实现步骤摘要】
基于特征相位约束的结构光360°三维面形测量方法
本专利技术涉及结构光三维测量领域，特别是涉及一种基于特征相位约束的结构光360°三维面形测量方法。
技术介绍
结构光三维面形测量是通过投影仪投影编码条纹，摄像机采集受物体调制后的变形条纹来重建物体三维面形的一种测量方法，是三维测量中测量精度较高的方法之一，被广泛应用在机器人视觉、航空测绘、医学诊断、工业监控、军事工程、表面建模等领域。但受光学成像系统视场范围的限制，单次测量只能获取物体位于投影仪与摄像机视场交汇区域的三维信息。物体位于投影仪与摄像机视场盲区的三维信息无法直接获得。为了重建物体360°的三维信息，需要多次测量，且在单次测量完成后，需通过移动物体或测量系统，将物体位于投影仪与摄像机视场盲区的待测部分转换至视场交汇处进行下一次测量。待所有区域测量完成后，根据相邻测量间的变换参数完成点云拼接。现有方法多采用精密步进电机或附加设计的标志物获取相邻测量间的变换参数，且测量前需标定转台的旋转中心，增加了测量步骤与测量设备的复杂程度。同时，由于转台单次转动的误差会累积到后一次测量结果中，导致点云本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于特征相位约束的结构光360°三维面形测量方法，其特征在于，摒弃了传统360°测量方法中对高精度步进电机及附加标志物的依赖，通过提取约束点，获取相邻测量间的变换参数，以此为依据将多次测量结果统一到同一物体坐标系下；同时，建立了闭合优化环路，根据环路构建残差方程，通过优化该残差方程获取全局最优的变换参数，减少误差累积。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于特征相位约束的结构光360°三维面形测量方法，其特征在于，摒弃了传统360°测量方法中对高精度步进电机及附加标志物的依赖，通过提取约束点，获取相邻测量间的变换参数，以此为依据将多次测量结果统一到同一物体坐标系下；同时，建立了闭合优化环路，根据环路构建残差方程，通过优化该残差方程获取全局最优的变换参数，减少误差累积。


2.根据权利要求1所述的一种基于特征相位约束的结构光360°三维面形测量方法，其特征在于，包括标定投影仪-摄像机系统、采集图像、重建单次测量结果、提取约束点、计算变换参数和统一坐标系六个步骤：步骤1、标定投影仪-摄像机系统，利用现有方法对双摄像机和投影仪组成的系统进行标定，获取该系统的内参，外参及双摄像机间的本征矩阵E；步骤2、采集图像，包括变形条纹的采集及物体纹理图像的采集；步骤3、重建单次测量结果，利用步骤1和步骤2获取的信息，计算单次测量中的物体表面的绝对相位信息，并重建该部分的三维点云；步骤4、提取约束点，根据特征相位约束条件，获取约束点的二维索引，结合步骤3重建的点云信息，提取约束点；步骤5、计算变换参数、通过约束点，粗略计算出相邻测量间物体或系统移动的变换参数，以第一次测量结果与最后一次测量结果为依据构建闭合优化环路，建立残差方程优化变换参数；步骤6、统一坐标系、根据变换参数与空间转换关系将多次测量结果统一到同一物体坐标系下，完成物体的360°重建。


3.根据权利要求2所述的一种基于特征相位约束的结构光360°三维面形测量方法，其特征在于，为提取第i次与第i+1次测量间的约束点(i大等于1且小于测量总次数)，首先利用第i次测量中摄像机A拍摄的图像ImageA(i)与第i+1次测量中摄像机B拍摄的图像ImageB(i+1)建立特征约束；通过获取的绝对相位信息Φ在ImageA(i+1)与ImageB(i+1)之间建立相位约束；结合特征约束与相位约束，得到ImageA(...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯国英，袁寒，李洪儒，崔磊，包忠毅，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51