一种三维测量方法、装置和电子设备制造方法及图纸

本申请公开了一种三维测量方法、装置和电子设备，该方法包括：将三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图依次投影到被测物体表面，并采集得到所述被测物体表面上的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像；根据所述三幅正弦相移条纹采集图像计算所述被测物体的包裹相位；对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，得到所述两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值；根据所述三值化编码值和预先配置的三灰度解码图确定相位级次；根据所述相位级次对所述包裹相位进行相位解包裹，得到所述被测物体的展开相位。本申请的技术方案可以提高三维测量的效率。案可以提高三维测量的效率。案可以提高三维测量的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种三维测量方法、装置和电子设备


[0001]本申请涉及三维重建技术，尤其涉及一种三维测量方法、装置和电子设备。

技术介绍

[0002]三维测量在许多领域非常重要，如测绘工程，建筑与古迹测量，在三维测量领域中，快速获取物体高精度数据一直是一个重要的技术难点。
[0003]基于条纹投影的光学三维测量技术具有非接触性、效率高、精度高和自动化程度高等优点，是目前最有前景的三维测量方法。然而，如何降低投射和采集图像过程的时间，提高整个三维重建测量的效率，仍是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种三维测量方法、装置和电子设备，以解决现有技术中三维测量效率低的技术问题。
[0005]第一方面，本申请提供了一种三维测量方法，该方法包括：
[0006]将三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图依次投影到被测物体表面，并采集得到所述被测物体表面上的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像；
[0007]根据所述三幅正弦相移条纹采集图像计算所述被测物体的包裹相位；
[0008]对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，得到所述两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值；
[0009]根据所述三值化编码值和预先配置的三灰度解码图确定相位级次，其中，所述三灰度解码图中包括目标组合编码值序列和与每个组合编码值对应的索引位置序列，各索引位置即为对应的相位级次，所述目标组合编码值序列是由所述两幅三灰度编码图中像素坐标相同的每组三值化编码值组合确定；
[0010]根据所述相位级次对所述包裹相位进行相位解包裹，得到所述被测物体的展开相位。
[0011]第二方面，本申请还提供了一种三维测量装置，该装置包括：
[0012]投影模块，用于将三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图依次投影到被测物体表面，并采集得到所述被测物体表面上的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像；
[0013]包裹相位计算模块，用于根据所述三幅正弦相移条纹采集图像计算所述被测物体的包裹相位；
[0014]三值化处理模块，用于对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，得到所述两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值；
[0015]相位级次确定模块，用于根据所述三值化编码值和预先配置的三灰度解码图确定相位级次，其中，所述三灰度解码图中包括目标组合编码值序列和与每个组合编码值对应的索引位置序列，各索引位置即为对应的相位级次，所述目标组合编码值序列是由所述两
幅三灰度编码图中像素坐标相同的每组三值化编码值组合确定；
[0016]展开相位确定模块，用于根据所述相位级次对所述包裹相位进行相位解包裹，得到所述被测物体的展开相位。
[0017]第三方面，本申请还提供了一种电子设备，包括：
[0018]一个或多个处理器；
[0019]存储装置，用于存储一个或多个程序，
[0020]当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的三维测量方法。
[0021]本申请的技术方案中，只需要基于三幅正弦相移条纹和两幅三灰度编码条纹即可进行被测物体的三维测量，能够降低投射和采集图像过程的时间，同时利用空间邻域编码值信息进行解码，保证了解码的简单有效，最终达到提高三维测量效率的目的。
附图说明
[0022]图1是本申请实施例一中的三维测量方法的流程图；
[0023]图2是本申请实施例一中生成的正弦相移条纹图和三灰度编码图像；
[0024]图3是本申请实施例一中采集的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像；
[0025]图4是本申请实施例一中计算出的被测物体台阶的包裹相位示意图；
[0026]图5是本申请实施例一中台阶三值化后的三灰度编码图的示意图；
[0027]图6是本申请实施例一中三灰度解码图的示意图；
[0028]图7是本申请实施例二中的三维测量方法的流程图；
[0029]图8是本申请实施例二中组合三灰度编码值确定相位级次的示意图；
[0030]图9是本申请实施例二中台阶的展开相位示意图；
[0031]图10是本申请实施例二中台阶的三维形貌示意图；
[0032]图11是本申请实施例三中的三维测量装置的结构示意图；
[0033]图12是本申请实施例四中的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。
[0035]实施例一
[0036]图1为本申请实施例一提供的三维测量方法的流程图，本实施例可适用于在三维重建过程中对被测物体进行三维测量的情况。该方法可以由三维测量装置来执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，优选是配置于电子设备中，例如计算机设备或服务器等。如图1所示，该方法具体包括：
[0037]S101、将三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图依次投影到被测物体表面，并采集得到被测物体表面上的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像。
[0038]具体的，先生成三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图，然后利用投影仪投射
到被测物体表面。作为一种示例，图2是本申请实施例一中生成的正弦相移条纹图和三灰度编码图像。其中，图2中的(a)、(b)、(c)为三幅正弦相移条纹图，(d)、(e)为两幅三灰度编码图像。
[0039]生成的三幅正弦相移条纹图像I1、I2、I3满足以下公式：
[0040][0041][0042][0043]其中I1、I2、I3为正相移条纹图像的光强，A(x,y)为条纹背景光强，B(x,y)为条纹调制度，为相位信息。
[0044]生成的三灰度编码图像包含40个码值，且是通过第一个灰度编码图像的10个码值结合第二个灰度编码图像的8个码值差频方法进行编码得到，黑色代表灰度值为0，灰色代表灰度值为128，白色代表灰度值为255。需要说明的是，图2所示的三灰度编码值只是一种示例，本申请实施例还可以采用其他编码方法生成三灰度编码值，此处不做任何限定。
[0045]投影图像可以通过相机采集，以被测物体为台阶为例，图3即为针对图2所示的三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图，采集得到的台阶表面上的三幅正弦相移条纹采集图像(a)、(b)、(c)，以及两幅三灰度编码采集图像(d)和(e)。
[0046]S102、根据三幅正弦相移条纹采集图像计算被测物体的包裹相位。
[0047]采集的三幅正弦相移条纹采集图像I
1c
、I
2c
、I
3c
满足以下公式：
[0048][0049][0050][0051]其中I
1c
、I...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维测量方法，其特征在于，包括：将三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图依次投影到被测物体表面，并采集得到所述被测物体表面上的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像；根据所述三幅正弦相移条纹采集图像计算所述被测物体的包裹相位；对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，得到所述两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值；根据所述三值化编码值和预先配置的三灰度解码图确定相位级次，其中，所述三灰度解码图中包括目标组合编码值序列和与每个组合编码值对应的索引位置序列，各索引位置即为对应的相位级次，所述目标组合编码值序列是由所述两幅三灰度编码图中像素坐标相同的每组三值化编码值组合确定；根据所述相位级次对所述包裹相位进行相位解包裹，得到所述被测物体的展开相位。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，包括：对所述两幅三灰度编码采集图像进行空间灰度平均处理；对所述空间灰度平均处理后的两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，还包括：根据所述两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值，将黑、白边界出现的灰色伪码去除。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述三值化编码值和预先配置的三灰度解码图确定相位级次，包括：将所述两幅三灰度编码采集图像中像素坐标相同的每组三值化编码值进行组合，得到采集图像组合编码值序列；从所述采集图像组合编码值序列中获取首个组合编码值；从所述三灰度解码图的目标组合编码值序列中获取与所述首个组合编码值相匹配的多个匹配组合编码值，以及每个匹配组合编码值前/后相邻的两个组合编码值；从所述多个匹配组合编码值中确定满足如下条件的目标匹配组合编码值：目标匹配组合编码值前/后相邻的两个组合编码值，与所述采集图像组合编码值序列中所述首个组合编码值前/后相邻的两个组合编码值相匹配；获取所述目标匹配组合编码值在所述三灰度解码图中对应的目标索引位置，并将所述目标索引位置作为所述首个组合编码值的相位级次；将所述索引位置序列中所述目标索引位置后面的各个索引位置，按顺序分别作为所述采集图像组合编码值序列中所述首个组合编码值后各个组合编码值的相位级次。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述索引位置序列中所述目标索引位置后面的各个索引位置，按顺序分别作为所述采集图像组合编码值序列中所述首个组合编码值后各个组合编码值的相位级次，包括：将所述采集图像组合编码值序列中所述首个组合编码值后的下一个组合编码值作为当前组合编码值，所述目标索引位置的下一个索引位置作为当前索引位置；判断所述当前组合编码值，与所述当前索引位置在所述三灰度解码图中对应的组合编
码值是否相匹配；如果相匹配，则将所述当前索引位置作为所述当前组合编码值的相位级次；如果不匹配，则将所述当前组合编码值的下一个组合编码值的空间邻域编码值，与所述当前索引位置下一个索引位置对应的组合编码值的空间邻域编码值相匹配，并根据匹配结果确定所述当前组合编码值的相位级次；将所述当前组合编码值的下一个组合编码值作为新的当前组合编码值，将所述当前索引位置的下一个索引位置作为新的当前索引位置，并针对所述新的当前组合编码值返回执行所述判断的步骤，直到确定所述采集图像组合编码值序列中每个组合编码值的相位级次为止。6.一种三维测量装置，其特征在于，包括：投影模块，用于将三幅正弦相移条纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：高楠，张昂，张宗华，孟召宗，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：