一种双向结构光编解码方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本申请提供了一种双向结构光编解码方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：首先通过多频相移正弦结构光对目标进行纵向扫描，通过正弦结构光对目标进行纵向扫描，并通过图像采集设备对扫描结果进行图像捕捉，得到捕捉图像，然后对捕捉图像中的第二像素点的缠绕相位进行解缠绕操作，得到解缠绕后的相位信息，最后基于投影设备和图像采集设备确定的极线以及相位信息，构建三维点云重建模型，并基于三维点云重建模型对所述目标的三维坐标进行重建；本申请针对双向扫描能够有效地减少一个方向所需要投影编码图案的数量，并且能够在三维点云重建的过程中提高计算效率。点云重建的过程中提高计算效率。点云重建的过程中提高计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种双向结构光编解码方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及光学测量
，尤其涉及一种双向结构光编解码方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]结构光三维测量是一种主动光学三维测量方式，随着科技的进步，三维信息的获取与处理是三维测量领域的重要研究问题。结构光三维测量技术因其非接触、精度高以及速度快的优点而广泛应用于很多领域，如自动化制造、生物工程等。一个结构光三维测量系统通常由投影机、相机以及计算机组成。投影机投影编码图案至被测物体，相机捕捉图案，计算机完成最终的三维重建。
[0003]目前采样双向结构光进行三维测量的过程中，存在双向扫描所需图案数量较多的问题，并且在对三维点云进行重建的过程中，计算量大，现有技术中缺少解决上述问题的方案。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供了一种双向结构光编解码方法、装置、电子设备及存储介质，针对双向扫描能够有效地减少一个方向所需要投影编码图案的数量，并且能够在三维点云重建的过程中提高计算效率。
[0005]本申请实施例的技术方案是这样实现的：
[0006]第一方面，本申请实施例提供一种双向结构光编解码方法，包括以下步骤：
[0007]通过投影设备对目标进行纵向扫描和横向扫描，得到扫描结果，其中，所述扫描结果包括至少一个第一像素点的光强值，所述纵向扫描通过多频相移结构光进行扫描，所述横向扫描通过正弦结构光进行扫描；
[0008]通过图像采集设备对所述扫描结果进行图像捕捉，得到捕捉图像，其中，所述捕捉图像包括所述至少一个第二像素点的缠绕相位，所述缠绕相位包括横向缠绕相位和纵向缠绕相位，所述图像采集设备和所述投影设备不处于同一位置，所述图像采集设备的第二视线和所述投影设备的第一视线存在交点且所述图像采集设备的第二视线投影在所述投影设备平面能够形成极线；
[0009]对所述至少一个第二像素点的所述纵向缠绕相位进行解缠绕操作，得到纵向相位，并通过所述纵向相位，计算横向临时相位，基于所述横向临时相位，对所述横向缠绕相位进行解缠绕操作，得到横向相位，并将所述纵向相位和所述横向相位作为所述至少一个第二像素点对应的相位信息；
[0010]基于所述极线和所述相位信息，构建三维点云重建模型，并基于所述三维点云重建模型对所述目标的三维坐标进行重建，其中，所述三维点云重建模型用于在所述投影设备平面内寻找所述极线上距离所述第一像素点最近的第一最近点，以及在所述图像采集设备平面内寻找所述极线上距离所述第二像素点最近的第二最近点。
[0011]在一种可能的实施方式中，所述通过投影设备对目标进行纵向扫描和横向扫描，得到扫描结果，包括：
[0012]通过所述多频相移正弦结构光进行所述纵向扫描，通过所述正弦结构光进行所述横向扫描，得到所述至少一个第一像素点的光强值，对所述光强值进行编码，得到
[0013][0014]其中，x
p
为所述投影设备平面下所述第一像素点的横坐标，y
p
为所述投影设备平面下所述第一像素点的纵坐标，在所述投影设备平面下，为所述横向扫描下所述至少一个第一像素点的光强值，为所述纵向扫描下所述至少一个第一像素点的光强值，β
p
为确定光强值非负的平衡常数，f
x
为所述横向扫描下投影图案的频率，f
y
为所述纵向扫描下投影图案的频率，f
y
＝{f1,f2,f3,...,f
h
}，f
h
为投影图案的最高频率，f
x
＝f
h
，α
p
为控制投影图案范围的调制常数，n为相移索引，N为总相移步数，W
p
为所述投影设备的横向分辨率，H
p
为所述投影设备的纵向分辨率。
[0015]在一种可能的实施方式中，所述通过图像采集设备对所述扫描结果进行图像捕捉，得到捕捉图像，包括：
[0016]通过图像采集设备对所述扫描结果进行图像捕捉，将捕捉结果进行建模，得到
[0017][0018]其中，x
c
为所述图像采集设备平面下所述第二像素点的横坐标，y
c
为所述图像采集设备平面下所述第二像素点的纵坐标，在所述图像采集设备平面下，为所述图像采集设备采集到的所述至少一个第二像素点横坐标的平均光强，为所述图像采集设备采集到的所述至少一个第二像素点纵坐标的平均光强；为所述图像采集设备在横向的亮度调制，为所述图像采集设备在纵向的亮度调制；为横向缠绕相位，为纵向缠绕相位，和表示为
[0019][0020]在一种可能的实施方式中，所述对所述至少一个第二像素点的所述纵向缠绕相位进行解缠绕操作，得到纵向相位，并通过所述纵向相位，计算横向临时相位，基于所述横向临时相位，对所述横向缠绕相位进行解缠绕操作，得到横向相位，并将所述纵向相位和所述横向相位作为所述至少一个第二像素点对应的相位信息，包括：
[0021]通过时间域解缠绕模型对所述纵向缠绕相位求解，得到所述纵向相位
[0022]确定所述极线的起始点和终止点所述极线的方程表示为
[0023][0024]将解缠绕后的所述横向相位和解缠绕后的所述纵向相位映射到所述投影设备的空间中，得到
[0025][0026]计算所述横向临时相位得到
[0027][0028]基于所述横向临时相位和解缠绕后的所述纵向相位通过时间域解缠绕模型对所述横向相位进行解缠绕。
[0029]在一种可能的实施方式中，所述基于所述极线，构建三维点云重建模型，包括：
[0030]获取所述第一像素点向所述极线做垂线后的第一交点，基于所述第一交点，获取所述投影设备的第一视线的第一方向向量，以及获取所述第二像素点向所述极线做垂线后的第二交点，基于所述第二交点，获取所述图像采集设备的第二视线的第二方向向量；
[0031]基于所述第一方向向量与所述第二方向向量的第三交点，分别得到所述第一方向向量的第一比例系数和所述第二方向向量的第二比例系数；
[0032]基于所述第二比例系数，构建所述三维点云重建模型。
[0033]在一种可能的实施方式中，所述获取所述第一像素点向所述极线做垂线后的第一交点，基于所述第一交点，获取所述投影设备的第一视线的第一方向向量，包括：
[0034]针对所述第一像素点(x
p
,y
p
)，向所述极线做垂线后相交于第一交点其中，为所述第一最近点，表示为
[0035][0036]其中，
[0037][0038]基于所述第一交点得到所述投影设备的第一视线O
p
P的第一方向向量
[0039]其中，
[0040][0041]式中，
[0042][0043]分别为第一向量参数，
[0044]所述投影设备的校准矩阵M
p
为
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向结构光编解码方法，其特征在于，包括以下步骤：通过投影设备对目标进行纵向扫描和横向扫描，得到扫描结果，其中，所述扫描结果包括至少一个第一像素点的光强值，所述纵向扫描通过多频相移结构光进行扫描，所述横向扫描通过正弦结构光进行扫描；通过图像采集设备对所述扫描结果进行图像捕捉，得到捕捉图像，其中，所述捕捉图像包括所述至少一个第二像素点的缠绕相位，所述缠绕相位包括横向缠绕相位和纵向缠绕相位，所述图像采集设备和所述投影设备不处于同一位置，所述图像采集设备的第二视线和所述投影设备的第一视线存在交点且所述图像采集设备的第二视线投影在所述投影设备平面能够形成极线；对所述至少一个第二像素点的所述纵向缠绕相位进行解缠绕操作，得到纵向相位，并通过所述纵向相位，计算横向临时相位，基于所述横向临时相位，对所述横向缠绕相位进行解缠绕操作，得到横向相位，并将所述纵向相位和所述横向相位作为所述至少一个第二像素点对应的相位信息；基于所述极线和所述相位信息，构建三维点云重建模型，并基于所述三维点云重建模型对所述目标的三维坐标进行重建，其中，所述三维点云重建模型用于在所述投影设备平面内寻找所述极线上距离所述第一像素点最近的第一最近点，以及在所述图像采集设备平面内寻找所述极线上距离所述第二像素点最近的第二最近点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过投影设备对目标进行纵向扫描和横向扫描，得到扫描结果，包括：通过所述多频相移正弦结构光进行所述纵向扫描，通过所述正弦结构光进行所述横向扫描，得到所述至少一个第一像素点的光强值，对所述光强值进行编码，得到其中，x
p
为所述投影设备平面下所述第一像素点的横坐标，y
p
为所述投影设备平面下所述第一像素点的纵坐标，在所述投影设备平面下，为所述横向扫描下所述至少一个第一像素点的光强值，为所述纵向扫描下所述至少一个第一像素点的光强值，β
p
为确定光强值非负的平衡常数，f
x
为所述横向扫描下投影图案的频率，f
y
为所述纵向扫描下投影图案的频率，f
y
＝{f1,f2,f3,
…
,f
h
}，f
h
为投影图案的最高频率，f
x
＝f
h
，α
p
为控制投影图案范围的调制常数，n为相移索引，N为总相移步数，W
p
为所述投影设备的横向分辨率，H
p
为所述投影设备的纵向分辨率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过图像采集设备对所述扫描结果进行图像捕捉，得到捕捉图像，包括：通过图像采集设备对所述扫描结果进行图像捕捉，将捕捉结果进行建模，得到
其中，x
c
为所述图像采集设备平面下所述第二像素点的横坐标，y
c
为所述图像采集设备平面下所述第二像素点的纵坐标，在所述图像采集设备平面下，为所述图像采集设备采集到的所述至少一个第二像素点横坐标的平均光强，为所述图像采集设备采集到的所述至少一个第二像素点纵坐标的平均光强；为所述图像采集设备在横向的亮度调制，为所述图像采集设备在纵向的亮度调制；为横向缠绕相位，为纵向缠绕相位，和表示为4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述至少一个第二像素点的所述纵向缠绕相位进行解缠绕操作，得到纵向相位，并通过所述纵向相位，计算横向临时相位，基于所述横向临时相位，对所述横向缠绕相位进行解缠绕操作，得到横向相位，并将所述纵向相位和所述横向相位作为所述至少一个第二像素点对应的相位信息，包括：通过时间域解缠绕模型对所述纵向缠绕相位求解，得到所述纵向相位确定所述极线的起始点和终止点所述极线的方程表示为将解缠绕后的所述横向相位和解缠绕后的所述纵向相位映射到所述投影设备的空间中，得到计算所述横向临时相位得到
基于所述横向临时相位和解缠绕后的所述纵向相位通过时间域解缠绕模型对所述横向相位进行解缠绕。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述极线，构建三维点云重建模型，包括：获取所述第一像素点向所述极线做垂线后的第一交点，基于所述第一交点，获取所述投影设备的第一视线的第一方向向量，以及获取所述第二像素点向所述极线做垂线后的第二交点，基于所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，孙伟伦，胡丹，张文谦，徐文，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：