一种基于偏振结构光的快速三维重建方法技术

本发明专利技术公开了一种基于偏振结构光的快速三维重建方法，包括如下步骤：一、通过投影仪将绿图和蓝图先后投射到被测物体上，得到三维重建系统的先验参数；二、通过投影仪将蓝绿混色条纹图离焦投射到被测物体上，捕获得到形变相移正弦条纹图案；三、利用先验参数对捕获的形变相移正弦条纹图案进行校正，得到校正后的双频正弦条纹图像；四、通过相移和双频法相位展开获得绝对相位，根据绝对相位和系统标定参数对被测物体进行三维重建。本发明专利技术使用偏振相机，通过偏振编码方案使得偏振相机一帧可以同时捕获双频条纹图案，同时根据马吕斯定律构建投影光在系统中的传播模型，对捕获的双频条纹图案进行校正，有效提高了绝对相位和三维重建的精度。的精度。的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏振结构光的快速三维重建方法


[0001]本专利技术涉及一种基于偏振结构光的快速三维重建方法，属于光学测量


技术介绍

[0002]条纹投影轮廓术（FPP）是目前最流行的一种非接触式三维测量方法，具有设备简单、测量精度高、效率高等优点。FPP通常由一个投影、一个或多个摄像机和一个处理单元组成。在测量三维信息时，由投影仪投影并经目标表面调制的形变条纹图案图像被摄像机捕获。然后根据预先标定的系统参数和摄像机与投影仪之间的三角测量方法，利用这些图像得到的相位分布重建目标的三维信息。在整个过程中，根据N步相移算法计算不包裹相位需要不少于3张移相正弦条纹图像，其范围为至，有着周期为2的不连续性。在相位展开方面，空间相位展开（Spatial Phase Unwrap, 简称SPU）的特点是效率高，不需要额外的投图，但鲁棒性较差，对场景的要求高，适用性弱。与SPU相比，时序相位展开（Temporal Phase Unwrapping，简称TPU）利用额外的投图来展开相位，如多频法、格雷码等，这导致投影图片的时间较长，但更实用。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振结构光的快速三维重建方法，其特征在于，采用三维重建系统，所述三维重建系统包括偏振相机和投影仪，所述偏振相机和投影仪均正对被测物体，包括如下步骤：一、通过所述投影仪将绿图和蓝图先后投射到被测物体上，并通过所述偏振相机在偏振模式下四个通道捕获的图案计算得到三维重建系统的先验参数；二、通过所述投影仪将蓝绿混色条纹图离焦投射到所述被测物体上，并通过所述偏振相机在偏振模式下四个通道捕获从所述被测物体表面反射的形变相移正弦条纹图案；三、利用步骤一获得的先验参数对步骤二中捕获的形变相移正弦条纹图案进行校正，得到校正后的双频正弦条纹图像；四、校正后的图案即N步相移正弦图案，通过相移和双频法相位展开获得绝对相位，根据所述绝对相位和系统标定参数对所述被测物体进行三维重建。2.根据权利要求1所述的基于偏振结构光的快速三维重建方法，其特征在于：所述步骤一中投影绿图时偏振相机的四个通道捕获的图案的强度为：；式中，0
°
，45
°
，90
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和135
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表示偏振相机的四个通道， 表示偏振相机对绿光的量子效率，表示经由被测物体反射后绿光的总强度：包括退偏成自然光的部分和仍保持原偏振方向的线偏振光部分， 表示经由物体反射后仍保持原偏振状态的绿光比例，表示投影仪绿光的偏振方向和偏振相机0
°
通道的夹角；利用此方程组得到
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最小二乘解；所述步骤一中投影蓝图时偏振相机的四个通道捕获的图案的强度为：；式中，0
°
，45
°
，90
°
和135
°
表示偏振相机的四个通道，表示偏振相机对蓝光的量子效率，表示经由被测物体反射后蓝光的总强度：包括退偏成自然光的部分和仍保持原偏振方向的线偏振光部分，表示经由物体反射后仍保持原偏振状态的蓝光比例，表示投影仪蓝光的偏振方向和偏振相机0
°
通道的夹角；利用此方程组得到 的最小二乘解；其中， 和
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的最小二乘解即为三维重建系统的先验参数。
3.根据权利要求1所述的基于偏振结构光的快速三维重建方法，其特征在于：步骤二中通过所述偏振相机在偏振模式下四个通道捕获的从所述被测物体表面反射的形变相移正弦条纹图案
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑东亮，柳畅，于浩天，韩静，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：