本发明专利技术的一种基于结构光条纹分块的高动态融合方法，包括：S1、获得自动曝光时间t1，使用曝光时间t1投影四步相移光栅图并解算，分别计算左右相机投影光强的中位数；S2、计算整个设备的比率值，计算各基准调制度值点，以及对应的各基准曝光时间；S3、比较上述基准曝光时间的个数i，如果i大于1就继续往下执行，如果等于1，那么使用自动曝光t1进行一组完整光栅的投影与解算，并直接输出到最后一步；S4、使用求的上述各基准曝光时间进行再投影，并解算得到各值；S5、对不同的调制度、背景光与相位结果进行融合操作；S6、计算重建结果并输出。该方法能实现自动融合并且能克服较宽的动态范围并精确成像，能够克服贴图颜色不一致，过曝区域空缺点的现象。缺点的现象。缺点的现象。
【技术实现步骤摘要】
一种基于结构光条纹分块的自适应高动态融合方法
[0001]本专利技术属于结构光融合
，尤其涉及一种基于结构光条纹的自动曝光方法。
技术介绍
[0002]在工业检测中，基于结构光的三维测量技术具有非接触、测量精度高、响应速度快等优点，因而广泛的应用在生产检测的各个行业中。其中有一些问题在工业检测中较为常见，即被测物表面动态范围较大，既有测量范围内表面镜面反射的区域、也有表面反射率较小的暗区域。通常反射较亮区域需要较小的曝光时间来重建，而反射较暗区域需要较大的曝光时间来重建，那么在同一个场景中，使用同一个曝光时间来应对上述情况，那测量范围内的物体很难被重建恢复。
[0003]目前，为了解决高动态范围的问题，有人提出统计目标亮度数量分布，统计波谷采用3
‑
5个分段，分段内就可以当作一个反射率，该方法的优点在于不会有过曝现象，真正的高动态实现，缺点是不利于自动实现，对一些镜面反射也无能为力；另外还有人统计调制度数量分布，按照比率采用若干个分段，分段内就可以当作一个反射率，当调制度大于某一个值，那么相位精度就会到达要求，统计调制度中所有66处的目标亮度值，只要此处曝光时间达到最佳，那么大于此值的调制度区域也会达到最佳，该方法的优点在于有利于自动实现，缺点是会有部分镜面反射造成的过曝现象，有造成部分缺失的高动态实现，且对全局调制度分布情况不能有所了解。所以，针对一种被测场景自适应的高动态范围的光学测量方法仍然较为缺乏。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于结构光条纹分块的高动态融合方法，以解决现有高动态融合未实现自动，自动高动态融合时会出现缺失区域的问题。
[0005]基于上述理由，本专利技术公开了一种基于结构光条纹分块的高动态融合方法，包括以下步骤：
[0006]S1、获得适合当下场景的自动曝光时间t1，使用曝光时间t1投影四步相移光栅图并解算，分别计算左右相机投影光强的中位数；
[0007]投影到拍摄的公式：I(x，y，t)＝st(α(x，y)I
P
+α(x，y)β1(x，y)+β2(x，y))
[0008]式中，s表示传感器敏感度；t表示相机的曝光时间；α表示物体的反射率；β1表示经物体反射的环境光；β2表示直接进入相机中的环境光；
[0009]由于β1与β2的环境光远小于主动投影条纹的光强，上式可简化为：
[0010]I(x，y，t)＝stα(x，y)I
P
[0011]求得的最佳曝光时间与理想的背景光值是：
[0012][0013]式中，I(x，y，t)表示当前的投影光强值，t表示当前情况下的曝光时间；
[0014]不管曝光时间与拍摄得到的光强如何，sαI
P
并不会改变，单方面的改变曝光时间，目标亮度就能达到最佳：
[0015][0016][0017]其中I
ideal
表示理想情况下投影光强，理想的最佳光强值设置为254；t1为当前帧的曝光时间，那么按照上式就能求出适合当前帧的最适宜曝光时间t2。
[0018]依据四步相移，四幅条纹图相互叠加得到左右相机投影光强：
[0019]I1＝Mod1+Sum1[0020]I2＝Mod2+Sum2[0021]其中Mod1，Mod2表示左右相机的调制度，Sum1，Sum2表示左右相机的背景光，I1，I2表示左右相机的投影光强；
[0022]求得投影光强的中值I
t1
，I
t2
：
[0023]I
t1
＝median(I1)
[0024]I
t2
＝median(I2)
[0025]其中，median表示对投影光强取中值操作，I
t1
，I
t2
即表示左右相机投影光强的中位数值；
[0026]通过中值替代当前投影光强更具有代表性，表明大部分大于中值的光强对于当前曝光时间都能够满足，接下来就是寻找若干个曝光时间，让所有像素都能满足上述情况，得到最佳的效果。
[0027]S2、分别计算左右相机计算比率值，然后对左右相机比率值取平均，并求得整体设备变化比率，计算不同比率对应的不同调制度与曝光时间的边界值；
[0028]S21、求得曝光时间的变化比率ratio1：
[0029][0030]式中，理想的最佳光强值设置为254；
[0031]S22、判断是否满足ratio1<1.45，若不满足，则不改变，
[0032]若满足，则ratio1＝ratio1*ratio1；
[0033]S23、对左相机和右相机的变化比率进行取平均操作：
[0034][0035]其中，ratio2为右相机的曝光时间的变化比率，ratio1为左相机的曝光时间的变化比率，ratio为整体设备的变化比率。
[0036]S24、求各基准调制度值与各基准曝光时间：
[0037][0038]调制度初始值设置M1＝66，t1是步骤S1中得到的曝光时间；直到计算到第i次M
i+1
<5就停止计算两个边界值。
[0039]S3、比较上述基准曝光时间的个数i，如果i大于1就继续往下执行，如果等于1，那么使用自动曝光t1进行一组完整光栅的投影与解算，并直接输出到最后一步；
[0040]S31、若边界值的数量等于1，那么就直接使用自动曝光算法获取一个单独自动曝光时间进行一组完整光栅的投影与采集，并解算；
[0041]S32、若边界值的数量大于1，然后投影若干组不同曝光时间的条纹光栅进行投影条纹，然后来解算得到若干组调制度、背景光、展开相位结果；
[0042]S4、再次投影上述计算得到的曝光时间组下的光栅图，并解算；本方法使用格雷码条纹加正弦条纹相移的光栅图进行投影的，格雷码对图像光强过曝光处出现的阶段性错误有极大的抑制作用，能够有效的提升不同解算相位的精度。
[0043]S5、对不同曝光时间下的光栅图，按照调制度临界值的限制进行融合，输出融合后的结果。
[0044][0045]其中，N表示上一步中计算到的次数，I
A1
，I
B1
表示步骤S2中计算得到的展开相位、背景光与调制度；P1表示满足I
B1
>M1时的图像上的区域；I
Ai
，I
Bi
表示步骤S4中第i次计算得到的展开相位、背景光与调制度；P
i
表示第i次图像满足M
i
‑1>I
Bi
>M
i
时的图像上的区域；I
AN
，I
BN
表示步骤S4中第N次计算得到的展开相位、背景光与调制度；P
N
表示第N次图像满足I
BN
<M...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于结构光条纹分块的高动态融合方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获得自动曝光时间t1，使用曝光时间t1投影四步相移光栅图并解算，分别计算左右相机投影光强的中位数；S2、计算整个设备的比率值，计算各基准调制度值点，以及对应的各基准曝光时间；S3、比较上述基准曝光时间的个数i，如果i大于1就继续往下执行，如果等于1，那么使用自动曝光t1进行一组完整光栅的投影与解算，并直接输出到最后一步；S4、使用求的上述各基准曝光时间进行再投影，并解算得到各值；S5、对不同的调制度、背景光与相位结果进行融合操作；S6、计算重建结果并输出。2.根据权利要求1所述的基于结构光条纹的自动曝光方法，其特征在于，所述步骤S1包括：根据投影到拍摄的公式：I(x,y,t)＝st(α(x,y)I
P
+α(x,y)β1(x,y)+β2(x,y))式中，s表示传感器敏感度；t表示相机的曝光时间；α表示物体的反射率；β1表示经物体反射的环境光；β2表示直接进入相机中的环境光；由于β1与β2的环境光远小于主动投影条纹的光强，上式可简化为：I(x,y,t)＝stα(x,y)I
P
求得的最佳曝光时间与理想的背景光值是：式中，I(x,y,t)表示当前的投影光强值，t表示当前情况下的曝光时间；不管曝光时间与拍摄得到的光强如何，sαI
P
并不会改变，单方面的改变曝光时间，目标亮度就能达到最佳：到最佳：其中I
ideal
表示理想情况下投影光强，理想的最佳光强值设置为254；t1为当前帧的曝光时间，那么按照上式就能求出适合当前帧的最适宜曝光时间t2；依据四步相移，四幅条纹图相互叠加得到左右相机投影光强：I1＝Mod1+Sum1I2＝Mod2+Sum2其中Mod1，Mod2表示左右相机的调制度，Sum1，Sum2表示左右相机的背景光，I1，I2表示左右相机的投影光强；求得投影光强的中值I
t1
，I
t2
：I
t1
＝median(I1)I
t2
＝median(I2)其中，median表示对投影光强取中值操作，I
t1
，I
t2
即表示左右相机投影光强的中位数值。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：程进，徐乃涛，孙其梁，李宋泽，梁一超，
申请(专利权)人：无锡微视传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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