【技术实现步骤摘要】
一种单帧结构光场三维成像方法和系统
本专利技术涉及光学成像
，特别涉及一种单帧结构光场三维成像方法和系统。
技术介绍
随着电子信息技术的发展，图像采集和显示技术逐渐成为人类视觉信息获取过程中的重要载体，图像采集和显示技术极大的拓展了人类的视野。现实的物理世界是三维的，现有的二维图像采集及显示技术无法记录和重现出场景的三维深度感。三维成像突破了二维采集及显示技术的缺陷，真实的记录和重现出三维场景，使得通过采集和显示技术传递的信息更加真实直观，因此具有重要意义。光场成像可以记录光线的四维空间-角度信息，其中，角度信息能够提供深度线索，由此可以进行场景深度估计，实现单帧深度传感。然而，这种深度估计属于被动光场深度估计，其依赖于所记录的图像结构，易受探测噪声和遮挡、重复纹理和环境光照变化等测量环境的影响。相较之下，结构照明能够提供对强度不敏感的相位编码信息。相位信息受场景深度的调制，通过相位信息可以解调出场景的深度信息。傅里叶变换法是一种经典的单帧相位计算方法，然而该方法对噪声和不连续深度较为敏感。
【技术保护点】
1.一种单帧结构光场三维成像方法，其特征在于，包括：/n投影装置投射条纹图案至被测物体上；/n光场成像装置记录经被测物体表面反射的结构光场；/n获取所述结构光场的局部强度差；/n对所述结构光场进行希尔伯特变换，获取希尔伯特变换后的结构光场的局部强度差；/n对两种局部强度差进行求和，并根据求和结果计算角度坐标范围内的角度方差，然后将所述角度方差作为深度线索进行光场深度估计；/n将估计的光场深度映射到三维坐标，以重建被测物体的三维模型，实现单帧结构光场三维成像。/n
【技术特征摘要】
1.一种单帧结构光场三维成像方法，其特征在于，包括：
投影装置投射条纹图案至被测物体上；
光场成像装置记录经被测物体表面反射的结构光场；
获取所述结构光场的局部强度差；
对所述结构光场进行希尔伯特变换，获取希尔伯特变换后的结构光场的局部强度差；
对两种局部强度差进行求和，并根据求和结果计算角度坐标范围内的角度方差，然后将所述角度方差作为深度线索进行光场深度估计；
将估计的光场深度映射到三维坐标，以重建被测物体的三维模型，实现单帧结构光场三维成像。
2.根据权利要求1所述的单帧结构光场三维成像方法，其特征在于，所述的结构光场包含被测物体反射的光线的位置信息和方向信息，所述的结构光场表示为L(s,u)，其中s＝(s,t)T表示空间坐标，u＝(u,v)T表示角度坐标。
3.根据权利要求2所述的单帧结构光场三维成像方法，其特征在于，所述获取所述结构光场的局部强度差，包括：
对于指定的空间坐标si，获取角度坐标范围内相对中心角度坐标对称的坐标对的强度：l1和l2，以及中心角度坐标的强度l0；
按下式计算所述结构光场的局部强度差：Δ1＝(l1+l2-2l0)2和Δ2＝(l1-l2)2。
4.根据权利要求3所述的单帧结构光场三维成像方法，其特征在于，所述对所述结构光场进行希尔伯特变换，获取希尔伯特变换后的结构光场的局部强度差，包括：
将所述结构光场L(s,u)进行希尔伯特变换后得到变换后的结构光场LH(s,u)；
对于指定的空间坐标si，获取角度坐标范围内相对中心角度坐标对称的坐标对的强度：和以及中心角度坐标的强度
按下式计算希尔伯特变换后结构光场的局部强度差：和
5.根据权利要求4所述的单帧结构光场三维成像方法，其特征在于，所述对两种局部强度差进行求和，并根据求和结果计算角度坐标范围内的角度方差，然后将所述角度方差作为深度线索进行光场深度估计，包括：
按下式对两种局部强度差进行求和：
计算角度坐标范围内的角度方差；
将所述角度方差作为深度线索进行光场深度估计。
6.根据权利要求5所述的单帧结构光场三维成像方法，其特征在于，所述将估计的光场深度映射到三维坐标，以重建被测物体的三维模型，实现单帧结构光场三维成像，包括：
将估计的光场深度映射到三维坐标；
通过计算的三维点云重建被测物...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓利，蔡泽伟，彭翔，汤其剑，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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