一种用于三维信息重建的结构光编码方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于三维信息重建的结构光编码方法及系统，包括：形成至少3幅投影图像，由所有投影图像对齐后构成的编码图案包括：第一类子图案和第二类子图案；所述第一类子图案和所述第二类子图案交错出现，所述第一类子图案仅在一幅投影图像中出现条纹，所述第二类子图案至少在两幅投影图像中出现条纹；任意两个相邻的第一类子图案在不同的投影图像中出现条纹。本发明专利技术可在高分辨率下以更少的投影图像确定成像位置和投影位置的对应关系，提高了系统的测量效率，能够为较大景深的三维点正确匹配成像位置和投影位置，且匹配鲁棒性较好。好。好。

【技术实现步骤摘要】
一种用于三维信息重建的结构光编码方法及系统


[0001]本专利技术涉及三维信息重建领域，尤指一种用于三维信息重建的结构光编码方法及系统。

技术介绍

[0002]在工业控制、医疗等领域，已经有很多技术用于物体表面的三维信息重建。其中，基于结构光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。
[0003]此类方法主要通过投影装置将特定编码的光栅条纹作为结构光的投影图像投影到被测物体表面，然后利用图像传感器，比如摄像机，捕获经物体表面调制后反射的结构光，得到成像图像，对成像图像进行解码，找出解码图案中各个成像位置与投影位置的对应关系；由于编码图案投影到物体的位置是已知的，根据前述对应关系，利用三角法就可以获得物体表面的三维信息。
[0004]一种常用的结构光编码方法为时间编码。时间编码方法按时间顺序依次向被测空间投影多幅图案，每次投影都通过相机进行成像。如图3所示，假设有4张影像，并设被阴影覆盖部分的码值为1，未被覆盖部分的码值为0。每次投影对各成像点产生一个码值，经过4次投影，产生一个与各成像点一一对应的码字(图3中是长度为4的二进制码字)，根据成像点的二进制码字就可确定成像点和投影点的对应关系。
[0005]格雷码是对二进制码的改进，它比二进制码具有更好的鲁棒性。为了提高分辨率，投影位置数量会比较多。无论是格雷码还是二进制码，若投影位置数为2
N
个，则至少需要N张投影图像才能保证成像图像的解码。
[0006]投影图像数量多有助于改善系统的测量精度，但投影图像数量多，会影响系统的测量效率，导致三维重建过程变复杂。因此，有必要在保证测量精度的情况下减少需要获得的图像数量。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的之一是提供一种用于三维信息重建的结构光编码方法及系统，用于解决目前采用的编码方式需要的投影图像数量多的问题。
[0008]本专利技术提供的技术方案如下：
[0009]一种用于三维信息重建的结构光编码方法，包括：形成至少3幅投影图像，由所有投影图像对齐后构成的编码图案包括：第一类子图案和第二类子图案；所述子图案为所有投影图像在同一投影位置处形成的图案；
[0010]所述第一类子图案和所述第二类子图案交错出现，所述第一类子图案仅在一幅投影图像中出现条纹，所述第二类子图案至少在两幅投影图像中出现条纹；任意两个相邻的第一类子图案在不同的投影图像中出现条纹。
[0011]在一些实施例中，所述的任意两个相邻的第一类子图案在不同的投影图像中出现
条纹，包括：在所述编码图案中，所述第一类子图案按序在所有的投影图像中依次出现条纹。
[0012]在一些实施例中，任意两个相邻的第二类子图案的图案不同。
[0013]在一些实施例中，所述任意两个相邻的第二类子图案的图案不同，包括：在相邻的第二类子图案的图案中，条纹出现在投影图像的位置不同，或条纹出现在投影图像的数量不同。
[0014]在一些实施例中，在所述第二类子图案中设置第三类子图案，所述第三类子图案在所有投影图像中都出现条纹。
[0015]在一些实施例中，将第一条子图案设为所述第三类子图案。
[0016]在一些实施例中，确定基本图案，所述基本图案中每个子图案的图案都不相同；将所述基本图案的每个子图案按相同的预设周期重复出现。
[0017]在一些实施例中，所述编码图案还包括第四类子图案，在相邻的第一类子图案和第二类子图案之间插入一条第四类子图案。
[0018]本专利技术还提供一种用于三维信息重建的系统，包括投影装置、图像传感器和重建单元；所述投影装置，按前述的用于三维信息重建的结构光编码方法生成多幅投影图像，并按时间顺序依次将所述投影图像投射到被测物体表面；所述图像传感器，对投射到所述被测物体表面上所述投影图像进行成像，获得成像图像；所述重建单元，对所述成像图像进行解码，确定各个成像位置与投影位置的对应关系，根据该对应关系，重建所述被测物体表面的三维信息。
[0019]通过本专利技术提供的一种用于三维信息重建的结构光编码方法及系统，至少能够带来以下有益效果：
[0020]1、本专利技术通过在编码图案中设置第一类子图案和第二类子图案，且两种子图案交错出现，相对现有的二进制编码/格雷码编码方案，在高分辨率下可以更少的投影图像确定成像位置和投影位置的对应关系，提高了系统的测量效率。
[0021]2、本专利技术通过将第一类子图案按序在所有的投影图像中依次出现条纹，和/或引入第四类子图案，和/或适当增加投影图像数量，可获得更大的景深，能够为较大景深的三维点正确匹配成像位置和投影位置，且匹配鲁棒性较好。
附图说明
[0022]下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种用于三维信息重建的结构光编码方法及系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
[0023]图1是本专利技术的一种用于三维信息重建的结构光编码方法的一个实施例的流程图；
[0024]图2是本专利技术的一种用于三维信息重建的系统的结构示意图；
[0025]图3是现有二进制编码图案的一种逻辑示意图；
[0026]图4是本专利技术的结构光编码图案的一种逻辑示意图；
[0027]图5是本专利技术的结构光编码图案的另一种逻辑示意图；
[0028]图6是本专利技术的结构光编码图案的另一种逻辑示意图；
[0029]图7是本专利技术的结构光编码图案的另一种逻辑示意图；
[0030]图8是本专利技术的结构光编码图案的一种示意图。
具体实施方式
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0032]为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本专利技术相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘制了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
[0033]本专利技术的一个实施例，如图1所示，一种用于三维信息重建的结构光编码方法，包括：
[0034]步骤S100形成N幅投影图像，N≧3，其中：
[0035]所有投影图像对齐后构成的编码图案包括第一类子图案A和第二类子图案B，子图案为所有投影图像在同一投影位置处形成的图案；
[0036]第一类子图案A和第二类子图案B交错出现，第一类子图案A仅在一幅投影图像中出现条纹，第二类子图案B至少在两幅投影图像中出现条纹；且任意两个相邻的第一类子图案在不同的投影图像中出现条纹。
[0037]具体的，本实施例是一种结构光的时间编码方法。时间编码方法是按时间顺序依次向被测物体表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于三维信息重建的结构光编码方法，其特征在于，包括：形成至少3幅投影图像，由所有投影图像对齐后构成的编码图案包括：第一类子图案和第二类子图案；所述子图案为所有投影图像在同一投影位置处形成的图案；所述第一类子图案和所述第二类子图案交错出现，所述第一类子图案仅在一幅投影图像中出现条纹，所述第二类子图案至少在两幅投影图像中出现条纹；任意两个相邻的第一类子图案在不同的投影图像中出现条纹。2.根据权利要求1所述的用于三维信息重建的结构光编码方法，其特征在于，所述的任意两个相邻的第一类子图案在不同的投影图像中出现条纹，包括：在所述编码图案中，所述第一类子图案按序在所有的投影图像中依次出现条纹。3.根据权利要求1所述的用于三维信息重建的结构光编码方法，其特征在于：任意两个相邻的第二类子图案的图案不同。4.根据权利要求3所述的用于三维信息重建的结构光编码方法，其特征在于，所述任意两个相邻的第二类子图案的图案不同，包括：在相邻的第二类子图案的图案中，条纹出现在投影图像的位置不同，或条纹出现在投影图像的数量不同。5.根据权利要求4所述的用于三维信息重建的结构光编码方法，其特征在于：在所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴厚航，
申请(专利权)人：资阳联耀医疗器械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：