三维测量方法、装置、系统、介质及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种三维测量方法、装置、系统、介质及电子设备，所述方法包括步骤S100:投影装置投射k幅第一条纹图像和k幅第二条纹图像至待测物体表面，彩色的成像装置获取k幅第一捕获图像和k幅第二捕获图像；步骤S200：分红、绿、蓝三通道计算每一对所述捕获图像的互补像素的条纹调制度，选择所述条纹调制度最接近1的通道的灰度值作为所述捕获图像的灰度值；步骤S300：每一对所述捕获图像更新获得的所述第一新捕获图像与所述第二新捕获图像做差得到第三捕获图像；步骤S400：确定所述第一条纹图像中像素与所述第三捕获图像中像素之间的对应关系；步骤S500：基于所述对应关系重建出待测物体表面的三维形态。本发明专利技术提供的方法可以提高测量精度和测量效率。提高测量精度和测量效率。提高测量精度和测量效率。

【技术实现步骤摘要】
三维测量方法、装置、系统、介质及电子设备


[0001]本专利技术涉及光学三维测量领域，尤其涉及一种三维测量方法、装置、系统、介质及电子设备。

技术介绍

[0002]机器视觉主要用于工件抓取、分拣、码垛、质量检测、装配、工件跟踪等工业应用。我国是一个制造大国，很多企业都需要对产品进行检测、分拣、上下料抓取等，其中就不乏各类各样的高反光金属零件。如何在散乱堆放的金属工件堆中用机器视觉技术正确重建出工件的点云信息，通过进行高精度的手眼标定驱动工业机器人到达正确的位姿抓取工件并摆放到相应的加工位置是在机器人抓取系统中需要研究的关键技术。
[0003]条纹投影技术因其具有非接触检测、速度快、精度高等优点，被广泛应用于逆向工程、质量控制、工业设计、工件抓取等众多领域。目前，针对在测量复杂高反光表面的物体时，明亮区域会出现像素饱和现象，导致测量误差的问题，人们提出了许多高动态范围(HDR)三维测量方法，如调整相机曝光时间的多重曝光法，基于偏振滤光片的HDR技术以及光度立体法等方法。然而，针对具有高反光表面的堆叠金属零件的抓取场合中，现有的方法仍无法解决如何在单次或少次测量中获得堆叠金属零件的完整点云的同时保证一定精度测量的问题。

技术实现思路

[0004]基于上述现状，为了克服测量效率及测量精度低的问题，本专利技术提供一种提高测量效率与测量精度的三维测量方法、装置、系统、介质及电子设备。
[0005]本专利技术提供一种基于互补条纹投影的高动态范围三维测量方法，所述方法包括：
[0006]步骤S100:投影装置投射k幅第一条纹图像和k幅第二条纹图像至待测物体表面，彩色的成像装置获取k幅第一捕获图像和k幅第二捕获图像；其中，所述第一条纹图像和所述第二条纹图像为二值图像，且k幅所述第一条纹图像与k幅所述第二条纹图像一一对应，且黑白翻转形成互补关系；所述第一捕获图像为所述第一条纹图像投射在所述待测物体表面后形成的图像，所述第二捕获图像为所述第二条纹图像投射在所述待测物体表面后形成的图像，具有互补关系的所述第一条纹图像和所述第二条纹图像投射在所述待测物体表面后形成的所述第一捕获图像和所述第二捕获图像形成一对捕获图像；
[0007]步骤S200：分红、绿、蓝三通道计算每一对所述捕获图像的互补像素的条纹调制度，选择所述条纹调制度最接近1的通道的灰度值作为所述捕获图像的灰度值，以将所述第一捕获图像和所述第二捕获图像分别更新为第一新捕获图像和第二新捕获图像；
[0008]步骤S300：每一对所述捕获图像更新获得的所述第一新捕获图像与所述第二新捕获图像做差得到第三捕获图像；
[0009]步骤S400：确定所述第一条纹图像中像素与所述第三捕获图像中像素之间的对应关系；
[0010]步骤S500：基于步骤S400中确定的所述对应关系重建出待测物体表面的三维形态。
[0011]优选地，所述互补像素的条纹调制度根据所述互补像素的图像强度计算得到；像素Q1与像素Q2互补，所述像素Q1与所述像素Q2的所述条纹调制度等于所述像素Q1与所述像素Q2的图像强度之差比所述像素Q1与所述像素Q2的图像强度之和。
[0012]优选地，所述k幅第一条纹图像包括m幅线移条纹图和n幅格雷码条纹图，线移条纹图的每个0/1值区域的像素宽度均为m个像素，按照时序投射的所述m幅线移条纹图中的每一张线移条纹图均为上一张线移条纹图向右移动一个像素宽度；所述第三捕获图像的总宽度为L，其中，2n≥L/m。
[0013]优选地，所述确定所述第一条纹图像中像素与所述第三捕获图像中像素之间的对应关系包括：
[0014]步骤S401：处理得到所述第一条纹图像及所述第三捕获图像中像素的绝对编码值；
[0015]步骤S402：基于相同的所述绝对编码值确定所述第一条纹图像中像素与所述第三捕获图像中像素之间的对应关系。
[0016]优选地，对所述第一条纹图像包括的所述m幅线移条纹图及对应的m幅所述第三捕获图像的条纹边缘编码，获得线移条纹编码值S；
[0017]对所述第一条纹图像包括的所述n幅格雷码条纹图及对应的n幅所述第三捕获图像按照格雷码编码规则编码，获得格雷码编码值G；
[0018]所述第一条纹图像、所述第三捕获图像中像素的所述绝对编码值为P，P＝G*m+s；G∈{0，1，2，...，(2
n
‑
1)}，S∈{1，2，...，m}。
[0019]本专利技术提供一种基于互补条纹投影的高动态范围三维测量装置，用于与投影装置、彩色的成像装置配合以测量待测物体的三维形态，所述基于互补条纹投影的高动态范围三维测量装置包括新捕获图像生成模块、第三捕获图像生成模块、匹配模块以及三维形态生成模块；
[0020]所述投影装置投射k幅第一条纹图像和k幅第二条纹图像至待测物体表面，所述成像装置获取k幅第一捕获图像和k幅第二捕获图像；其中，所述第一条纹图像和所述第二条纹图像为二值图像，且k幅所述第一条纹图像与k幅所述第二条纹图像一一对应，且黑白翻转形成互补关系；所述第一捕获图像为所述第一条纹图像投射在所述待测物体表面后形成的图像，所述第二捕获图像为所述第二条纹图像投射在所述待测物体表面后形成的图像，具有所述互补关系的所述第一条纹图像和所述第二条纹图像投射在所述待测物体表面后形成的所述第一捕获图像和所述第二捕获图像形成一对捕获图像；
[0021]新捕获图像生成模块，用于分红、绿、蓝三通道计算每一对所述捕获图像的互补像素的条纹调制度，选择所述条纹调制度最接近1的通道的灰度值作为所述捕获图像的灰度值，以将所述第一捕获图像和所述第二捕获图像分别更新为第一新捕获图像和第二新捕获图像；
[0022]第三捕获图像生成模块，用于将每一对所述捕获图像更新获得的所述第一新捕获图像与所述第二新捕获图像做差得到第三捕获图像；
[0023]匹配模块，用于确定所述第一条纹图像中像素与所述第三捕获图像中像素之间的
对应关系；
[0024]三维形态生成模块，基于所述匹配模块确定的所述对应关系重建出待测物体表面的三维形态。
[0025]优选地，所述互补像素的条纹调制度根据所述互补像素的图像强度计算得到；像素c1与像素c2互补，所述像素c1与所述像素c2的所述条纹调制度等于所述像素c1与所述像素c2的图像强度之差比所述像素c1与所述像素c2的图像强度之和。
[0026]优选地，所述k幅第一条纹图像包括m幅线移条纹图和n幅格雷码条纹图，线移条纹图的每个0/1值区域的像素宽度均为m个像素，所述m幅线移条纹图中的每一张线移条纹图均为上一张线移条纹图向右移动一个像素宽度；所述第三捕获图像的总宽度为L，其中，2n≥L/m；
[0027]所述匹配模块包括第一编码模块、第二编码模块和对应关系确定模块，所述第一编码模块用于处理得到所述第一条纹图像中像素的绝对编码值；所述第二编码模块用于处理得到所述第三捕获图像中像素的绝对编码值；所述对应关系确定模块用于基于相同的绝对编码值确定所述第一条纹图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于互补条纹投影的高动态范围三维测量方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S100:投影装置投射k幅第一条纹图像和k幅第二条纹图像至待测物体表面，彩色的成像装置获取k幅第一捕获图像和k幅第二捕获图像；其中，所述第一条纹图像和所述第二条纹图像为二值图像，且k幅所述第一条纹图像与k幅所述第二条纹图像一一对应，且黑白翻转形成互补关系；所述第一捕获图像为所述第一条纹图像投射在所述待测物体表面后形成的图像，所述第二捕获图像为所述第二条纹图像投射在所述待测物体表面后形成的图像，具有互补关系的所述第一条纹图像和所述第二条纹图像投射在所述待测物体表面后形成的所述第一捕获图像和所述第二捕获图像形成一对捕获图像；步骤S200：分红、绿、蓝三通道计算每一对所述捕获图像的互补像素的条纹调制度，选择所述条纹调制度最接近1的通道的灰度值作为所述捕获图像的灰度值，以将所述第一捕获图像和所述第二捕获图像分别更新为第一新捕获图像和第二新捕获图像；步骤S300：每一对所述捕获图像更新获得的所述第一新捕获图像与所述第二新捕获图像做差得到第三捕获图像；步骤S400：确定所述第一条纹图像中像素与所述第三捕获图像中像素之间的对应关系；步骤S500：基于步骤S400中确定的所述对应关系重建出待测物体表面的三维形态。2.如权利要求1所述基于互补条纹投影的高动态范围三维测量方法，其特征在于：所述互补像素的条纹调制度根据所述互补像素的图像强度计算得到；像素Q1与像素Q2互补，所述像素Q1与所述像素Q2的所述条纹调制度等于所述像素Q1与所述像素Q2的图像强度之差比所述像素Q1与所述像素Q2的图像强度之和。3.如权利要求1所述基于互补条纹投影的高动态范围三维测量方法，其特征在于，所述k幅第一条纹图像包括m幅线移条纹图和n幅格雷码条纹图，线移条纹图的每个0/1值区域的像素宽度均为m个像素，按照时序投射的所述m幅线移条纹图中的每一张线移条纹图均为上一张线移条纹图向右移动一个像素宽度；所述第三捕获图像的总宽度为L，其中，2
n
≥L/m。4.如权利要求3所述基于互补条纹投影的高动态范围三维测量方法，其特征在于，所述确定所述第一条纹图像中像素与所述第三捕获图像中像素之间的对应关系包括：步骤S401：处理得到所述第一条纹图像及所述第三捕获图像中像素的绝对编码值；步骤S402：基于相同的所述绝对编码值确定所述第一条纹图像中像素与所述第三捕获图像中像素之间的对应关系。5.如权利要求4所述基于互补条纹投影的高动态范围三维测量方法，其特征在于，对所述第一条纹图像包括的所述m幅线移条纹图及对应的m幅所述第三捕获图像的条纹边缘编码，获得线移条纹编码值S；对所述第一条纹图像包括的所述n幅格雷码条纹图及对应的n幅所述第三捕获图像按照格雷码编码规则编码，获得格雷码编码值G；所述第一条纹图像、所述第三捕获图像中像素的所述绝对编码值为P，P＝G*m+s；G∈{0，1，2，...，(2
n
‑
1)}，S∈{1，2，...，m}。6.一种基于互补条纹投影的高动态范围三维测量装置，用于与投影装置、彩色的成像装置配合以测量待测物体的三维形态，其特征在于，所述基于互补条纹投影的高动态范围三维测量装置包括新捕获图像生成模块、第三捕获图像生成模块、匹配模块以及三维形态
生成模块；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓利，史铿鸿，彭翔，何文奇，汤其剑，程炎，
申请(专利权)人：深圳市安华光电技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：