一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法，首先使用两台标定好的装有远心镜头的投影仪分别将蓝色单色条纹和红色单色条纹同时从左右两个方向投射到被测物体上；接着用彩色相机来捕获带有被测物体信息的叠加红、蓝条纹，并对采集到的图片进行三通道分离，获得红色通道与蓝色通道的信息；然后对分离出来的红、蓝通道信息通过相移法与多频外差法获得它们的三维点云数据，生成一个掩膜筛选需要的信息，最后将获得的红、蓝通道两个点云融合从而解决微小物体测量中的固有阴影问题。本发明专利技术利用红蓝两个通道同时测量的方法能够解决三维微小物体测量时难以规避的阴影问题，在高精度、高动态三维微小物体测量领域具有巨大的价值。测量领域具有巨大的价值。测量领域具有巨大的价值。

【技术实现步骤摘要】
一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法


[0001]本专利技术涉及一种光学三维测量系统阴影解决方法，属于光电检测
，具体涉及一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法。

技术介绍

[0002]基于结构光系统的三维重建方法日益成熟，相较于传统的基于影像的摄影测量或多视几何的方法，它更加简单快速、可靠性高，在高新技术产业(如微电子芯片产业，消费电子连接器产业，光电半导体产业，产业电路板产业，小型医用器材，珠宝切割产业等)、城市建筑建模、小型文物重建中得到了广泛的应用。针对结构光投影测量技术中微小物体的精密测量、复杂形貌的测量阴影与测量死角的问题上，本专利技术在传统的单目视觉测量系统的基础上，通过增加辅助光源的方法扩展成像范围，建立了新型的双投影结构光系统，解决了传统结构光测量系统所面临的阴影问题。基于现有的单投影仪与单相机的基础上再增加一个投影仪来解决阴影问题，一台投影仪投射单色蓝条纹，另外一台投影仪投射单色红条纹。两台投影仪同时投射条纹到物体上，收集到图片之后分离三通道进行点云融合，解决以三角法为基础的系统光学结构其自身的遮挡和阴影问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提出一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法，本专利技术利用红蓝两个通道同时测量的方法能够解决三维微小物体测量时难以规避的阴影问题，并且相较于传统的双投影仪系统，该方法具有更高的测量效率和测量速度，在高精度、高动态三维微小物体测量领域具有巨大的价值；
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法，该方法包括下列步骤：
[0005]步骤一、搭建系统：该系统包括计算机、两个装有远心镜头的DLP投影仪、装有远心镜头的CCD彩色相机、参考平面和支架，DLP投影仪和CCD彩色相分别通过数据线连接计算机，被测物体放在参考平面上，计算机内包含图像采集卡、投影软件和测量软件，将装有远心镜头的CCD彩色相机固定在可以上下垂直移动的支架上，并且将两个装有远心镜头的DLP投影仪置于被测物体两侧，之后并对整个系统进行标定；
[0006]步骤二、采集图片与分离信息：两个DLP投影仪同时分别投射红色横条纹与蓝色横条纹到被测物体上，然后利用CCD彩色相机采集图片；将采集到的图片进行红绿蓝三通道分离，可以得到三个通道的物体信息，保留红、蓝两通道的信息，舍弃绿通道的信息；
[0007]步骤三、获取点云：对步骤二得到的红、蓝通道信息通过相移法与多频外差法获得它们的三维点云数据；
[0008]步骤四、点云融合：对步骤三得到的红、蓝通道三维点云进行融合，通过检索分离出来的红通道图片的灰度值，标记灰度值大于或等于255的像素将其设为0，其他区域设为1，生成掩膜，利用该掩膜对得到的红、蓝通道三维点云进行处理，保留无阴影的完好区域，
两个点云融合，得到一个无阴影的三维物体点云轮廓，从而得到被测物体完整的三维形貌。
[0009]一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法，包括以下步骤：
[0010]步骤一、搭建系统：该系统包括计算机、两个装有远心镜头的DLP投影仪、装有远心镜头的CCD彩色相机、参考平面和支架，DLP投影仪和CCD彩色相分别通过数据线连接计算机，被测物体放在参考平面上，计算机内包含图像采集卡、投影软件和测量软件，将装有远心镜头的CCD彩色相机固定在可以上下垂直移动的支架上，并且将两个装有远心镜头的DLP投影仪置于被测物体两侧，之后并对整个系统进行标定；
[0011]步骤二、采集图片与分离信息：两个DLP投影仪同时分别投射红色横条纹与蓝色横条纹到被测物体上，然后利用CCD彩色相机采集图片；将采集到的图片进行红绿蓝三通道分离，可以得到三个通道的物体信息，保留红、蓝两通道的信息，舍弃绿通道的信息；
[0012]步骤三、获取点云：对步骤二得到的红、蓝通道信息通过相移法与多频外差法获得它们的三维点云数据；
[0013]步骤四、点云融合：对步骤三得到的红、蓝通道三维点云进行融合，通过检索分离出来的红通道图片的灰度值，标记灰度值大于或等于255的像素将其设为0，其他区域设为1，生成掩膜，利用该掩膜对得到的红、蓝通道三维点云进行处理，保留无阴影的完好区域，两个点云融合，得到一个无阴影的三维物体点云轮廓，从而得到被测物体完整的三维形貌。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]相比于传统的双投影仪测量系统，本专利技术可以减少一半的图片数量，提高测量效率和测量速度；解决了传统的双投影仪系统光栅分离困难问题；解决了在基于结构光的微小物体测量时的固有阴影问题。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的测量系统的示意图；
[0017]图2是本专利技术的系统彩色CCD相机采集到的图片；
[0018]图3是本专利技术根据采集到的图片生成的掩膜图。
具体实施方式
[0019]容易理解，依据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本专利技术的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限制或限定。以下结合附图说明对本专利技术的实例作进一步详细描述，但本实例并不用于限制本专利技术，凡是采用本专利技术的相似结构及其相似变化，均应列入本专利技术的保护范围。
[0020]本专利技术的一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法，步骤如下：
[0021]1、搭建系统：如图1所示，该系统包括计算机1、装有远心镜头的DLP投影仪2与装有远心镜头的DLP投影仪4、装有远心镜头的CCD彩色相机3、参考平面6和支架，DLP投影仪2、DLP投影仪4和CCD彩色相机3分别通过数据线连接计算机1，被测物体5放在参考平面6上，计算机1内包含图像采集卡、投影软件和测量软件，将装有远心镜头的CCD彩色相机3固定在一个可以上下垂直移动的支架上，并且将两个装有远心镜头的DPL投影仪置于被测物体5两侧，之后并对整个系统进行标定；
[0022]2、采集图片与分离信息：两个DLP投影仪同时分别投射红色横条纹与蓝色横条纹到被测物体上，然后利用CCD彩色相机采集图片；将采集到的图片进行红绿蓝三通道分离，可以得到三个通道的物体信息，保留红、蓝两通道的信息，舍弃绿通道的信息；设彩色相机捕获的图片为I(x,y),I
r
(x,y)为相机捕获图片的红通道信息,I
g
(x,y)为相机捕获图片的红通道信息，I
b
(x,y)为相机捕获图片的蓝通道信息，它们之间的关系可用式(1)表示：
[0023]I(x,y)＝I
r
(x,y)+I
g
(x,y)+I
b
(x,y)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0024]3、获取三维点云：对得到的红、蓝通道信息通过相移法与多频外差法获得它们的三维点云；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、搭建系统：该系统包括计算机、两个装有远心镜头的DLP投影仪、装有远心镜头的CCD彩色相机、参考平面和支架，DLP投影仪和CCD彩色相分别通过数据线连接计算机，被测物体放在参考平面上，计算机内包含图像采集卡、投影软件和测量软件，将装有远心镜头的CCD彩色相机固定在可以上下垂直移动的支架上，并且将两个装有远心镜头的DLP投影仪置于被测物体两侧，之后并对整个系统进行标定；步骤二、采集图片与分离信息：两个DLP投影仪同时分别投射红色横条纹与蓝色横条纹到被测物体上，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：伏燕军，桂程，钟汇凯，周鹏许，钟声，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：