一种基于虚拟双目的条纹结构光三维重建方法技术

本发明专利技术提供了一种基于虚拟双目的条纹结构光三维重建方法，包括构建基于双棱镜的虚拟双目条纹结构光视觉系统；对虚拟双目视觉系统进行标定，获得虚拟双目两个相机的内外参数；向物体投射三频四步正弦条纹图像；使用多频外差解包裹的方法得到分别对应左右虚拟相机的展开相位；根据虚拟相机的内外参数，对展开相位进行极线校正；对左右展开相位进行立体匹配，获得左右展开相位对应匹配点的视差；结合虚拟双目的内外参数，利用视差原理将视差转换为深度信息；根据物体的三维空间坐标生成物体稠密的点云图，完成物体三维重建。本发明专利技术解决了传统双目结构光三维重建系统成本高的问题，同时避免了三维重建系统的相机同步稳定性和灰度差异性问题。灰度差异性问题。灰度差异性问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟双目的条纹结构光三维重建方法


[0001]本专利技术属于计算机三维视觉
，具体为一种基于虚拟双目的条纹结构光三维重建方法。

技术介绍

[0002]光学三维(3D)测量具有非接触、全场、高精度等优点，可快速准确的获取被测物体表面的深度信息，广泛应用于机器人视觉、缺陷检测、生物医学等领域。双目结构光3D测量作为应用较为广泛的光学3D测量方法，使用两个相机从不同视角采集被测对象图像，并通过散斑、条纹等结构光信息辅助实现高精度、稠密点云的3D重建。在双目结构光投影三维重建方法中，基于条纹投影的三维成像技术因具有较高的精度及良好的鲁棒性被广泛地应用到工业检测当中。通过投影仪向被测对象表面投射光栅条纹图像，由于受被测对象表面高度信息调制，投射到被测对象表面的光栅条纹发生形变。相机采集变形的条纹图像后经过条纹分析、相位提取、相位展开和立体匹配等过程得到被测物体的深度信息。
[0003]双目结构光三维测量利用双目视觉三维重建理论。传统的双目条纹结构光视觉系统需要两个位于不同位置的摄像机从不同视角采集被测对象的图像信息。其需要保证两个相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟双目的条纹结构光三维重建方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：构建基于双棱镜的虚拟双目条纹结构光视觉系统，包括相机、双棱镜以及投影仪；S2：对虚拟双目视觉系统进行标定，获得虚拟双目两个相机的内外参数；S3：向物体投射三频四步12幅正弦条纹图像；S4：使用多频外差解包裹的方法得到分别对应左右虚拟相机的展开相位；S5：根据虚拟相机的内外参数，对展开相位进行极线校正；S6：对左右展开相位进行立体匹配，并获得左右展开相位对应匹配点的视差；S7：结合虚拟双目的内外参数，利用视差原理将视差转换为深度信息；S8：根据物体的三维空间坐标生成物体稠密的点云图，完成物体三维重建。2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟双目的条纹结构光三维重建方法，其特征在于：所述步骤S3中，使用投影仪向被测对象投射三组四步相移光栅条纹，三组光栅条纹的波长分别为16、18和21，通过投影仪触发相机，采集三组四步相移的光栅条纹图像，采集到的四步相移光栅条纹图的光强分布被表示为：其中为某一像素点(x,y)的光强，I'
(x,y)
为该像素点的背景光强，I
(x,y)
为该点的调制光强，为该点的相位主值，2πn/N是相移量，n是相移指数，0≤n<N，N为相移的步数。3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟双目的条纹结构光三维重建方法，其特征在于：所述步骤S4中，利用步骤S3采集到的四步相移光栅条纹图像，基于四步相移法，得到对应三种不同波长的包裹相位图，包裹相位为：其中j＝1,2,3分别对应三种不同波长的光栅条纹。4.根据权利要求3所述的一种基于虚拟双目的条纹结构光三维重建方法，其特征在于：所述步骤S4中，使用基于多波长的相位展开算法对得到的三组包裹相位进行相位解包裹，最终得到波长为1008的展开相位图，最终算得展开相位值φ1(x,y)为：其中，Round()为最近取整函数。5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟双目的条纹结构光三维重建方法，其特征在于：所述步骤S5中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱新军，侯林鹏，宋丽梅，王红一，武志超，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：