本发明专利技术公开了一种使用散斑辅助相对相位立体匹配的测量方法和系统，方法包括：S1.使用相机采集N帧正弦相移条纹图像，M帧散斑图像，并进行极线校正；S2.计算相机的包裹相位；S3.提取相位级次线；S4.对包裹相位进行展开，得到相对相位；S5.对相位级次线上隔行像素点进行散斑立体匹配，得到一个预配准稀疏视差图；S6.寻找相对相位匹配对，并计算对应点的相位级次差；S7.统计相位级次差出现概率最大的值，作为最终确定的相位级次差；S8.根据2Kπ的相位关系，采用相位调整算法，生成相对相位对；S9.进行相位立体匹配，得到高密度视差图，实现三维重建。解决了测量精度受立体匹配限制的不足。解决了测量精度受立体匹配限制的不足。解决了测量精度受立体匹配限制的不足。
【技术实现步骤摘要】
一种使用散斑辅助相对相位立体匹配的测量方法和系统
[0001]本专利技术涉及计算机视觉
，尤其涉及一种使用散斑辅助相对相位立体匹配的测量方法和系统。
技术介绍
[0002]在双目立体视觉系统中，散斑作为最常用的立体匹配编码方式被广泛应用。散斑立体匹配的最大优点是通过图像间的点群比较很容易获得对应匹配点，采用单帧散斑即可完成匹配，采集速度快且算法简单，但由于相机分辨率的限制，在高空间分辨率下很难得到精确的结果。与散斑立体匹配法相比，正弦条纹投影法被广泛用于实现全空间分辨率的精确3D重建，其中，相移法由于可以抵抗环境亮度和表面反射率的变化而成为一种重要和广泛研究的方法。与散斑立体匹配法相比，正弦条纹投影法被广泛用于实现全空间分辨率的精确3D重建，其中，相移法由于可以抵抗环境亮度和表面反射率的变化而成为一种重要和广泛研究的方法。但相移法得到的相位范围在
‑
π到π之间，为了得到一个全场连续的相位分布，一般要进行相位解包。目前，相移法中最常用的两种相位解包方法，时间相位解包法和空间相位解包法，或多或少都需要额外投影多组其它图像来辅助相位展开，导致投影帧数增加。
[0003]为了解决上述问题，一种基于散斑和相移条纹的联合调制方法被提了出来，最低只需投影3帧相依条纹和1帧散斑即可完成重建。典型的，一种被称为基于相位的散斑立体匹配技术逐渐发展起来，该方法结合了散斑立体视觉技术(如速度和简单)和相移技术(如精度)的优点。这种方法的总体思路是首先通过散斑立体匹配获得一个粗略的视差图，然后利用包裹相位对粗视差图进行局部细化，从而得到高精度视差图。但这种算法的本质是还是散斑立体匹配，存在精度受立体匹配限制且数据完整性不好的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在测量精度受立体匹配限制的不足，提供一种使用散斑辅助相对相位立体匹配的测量方法和系统。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0006]一种使用散斑辅助相对相位立体匹配的测量方法，包括以下步骤：
[0007]S1.使用左成像装置和右成像装置分别以不同的Y个采集角度采集N帧正弦相移条纹图像和M帧散斑图像，Y≥2，N≥3，M≥1，Y、M和N均为整数，并对左成像装置和右成像装置采集的正弦相移条纹图像和散斑图像依据系统标定信息进行极线校正；
[0008]S2.通过N帧正弦相移条纹图像，计算左成像装置和右成像装置的左右包裹相位
[0009]S3.从左右包裹相位中提取左右相位级次线；
[0010]S4.对左右包裹相位进行基于可靠性引导的空间相位展开，得到左右相对相位；
[0011]S5.以左右相位级次线作为匹配模板，对左右相位级次线上隔行像素点与采集的1帧散斑图像进行散斑立体匹配，得到一个预配准稀疏视差图D；
[0012]S6.根据预配准稀疏视差图D，寻找左右相对相位匹配对，并计算左右相对相位匹配对对应点的相位级次差K
i
；
[0013]S7.通过投票策略，统计相位级次差K
i
出现概率最大的值，作为最终确定的相位级次差K，K为整数；
[0014]S8.根据2Kπ的相位关系，采用相位调整算法，将左右相对相位调整到相同的相位基准，生成相对相位对；
[0015]S9.基于相对相位对，进行相位立体匹配，得到高密度视差图，实现三维重建。
[0016]优选地，在步骤S2中，所述左成像装置和右成像装置的左右包裹相位的计算公式如下：
[0017][0018]其中，I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)表示相机获取的相移条纹图像模型。
[0019]优选地，在步骤S3中，所述左右相位级次线通过聚集同一条纹周期上的相位跳变点构成，所述相位跳变点是指正弦相移条纹图像中的某一像素点与下一像素点之间的相位差的绝对值大于1.5π时的像素点。
[0020]优选地，在步骤S3中，在对所述左右相位级次线进行提取时，使用5/8邻域提取法提取所述左右相位级次线。
[0021]优选地，在步骤S5中，在进行散斑立体匹配时，采用零均值归一化交叉相关方法进行匹配。
[0022]优选地，采用取每隔6行像素点的方式搜索匹配预配准视差图D的稀疏程度。
[0023]优选地，在步骤S6中，计算左右相对相位匹配对对应点的相位级次差K
i
，包括以下步骤：
[0024]S61.以预配准稀疏视差图D上的每个已匹配点为锚点p(x
i
,y
i
)，并设定任意锚点p(x
i
,y
i
)的预配准视差值为d，i表示视差图D中的有效点数或锚点个数；
[0025]S62.确定左右同一极线行上的两个相对相位，分别为Φ
Lp
(x
l,i
,y
l,i
)和Φ
Rp
(x
r，i
,y
l,i
‑
d
i
)，x
l
＝x
r
；
[0026]S63.确定相对相位差ΔΦ，ΔΦ(x
l,i
,y
l,i
)＝Φ
Lp
(x
l,i
,y
l,i
)
‑
Φ
Rp
(x
r,i
,y
l,i
‑
d
i
)；
[0027]S64.确定相位级次差K
i
，K
i
＝Round[ΔΦ(x
l,i
,y
l,i
)/2π]，其中，Round[]代表四舍五入操作。
[0028]优选地，在步骤S8中，所述相位调整算法为：以左相对相位为参考，设调整前左相对相位被标记为Φ
L
(x,y)，右相对相位被标记为Φ
R
(x,y)，则调整后的左相对相位和右相对相位对可表示为：
[0029]Φ'
L
(x,y)＝Φ
L
(x,y)
[0030]Φ'
R
(x,y)＝Φ
R
(x,y)+2Kπ
[0031]调整后的左相对相位和右相对相位具有相同相位基准，位于相同的相位级次内，Φ'
L
(x,y)为调整后的左相对相位，Φ'
R
(x,y)为调整后的右相对相位。
[0032]优选地，在步骤S9中，在进行相机立体匹配时，采用双线性插值法提高视差精度。
[0033]一种使用散斑辅助相对相位立体匹配的测量系统，包括频闪结构光投影装置、左成像装置、右成像装置和测量控制模块，所述测量控制模块分别与频闪结构光投影装置、左成像装置、右成像装置通讯连接，所述频闪结构光投影装置还与所述左成像装置和右成像装置通讯连本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种使用散斑辅助相对相位立体匹配的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.使用左成像装置和右成像装置分别以不同的Y个采集角度采集N帧正弦相移条纹图像和M帧散斑图像，Y≥2，N≥3，M≥1，Y、M和N均为整数，并对左成像装置和右成像装置采集的正弦相移条纹图像和散斑图像依据系统标定信息进行极线校正；S2.通过N帧正弦相移条纹图像，计算左成像装置和右成像装置的左右包裹相位S3.从左右包裹相位中提取左右相位级次线；S4.对左右包裹相位进行基于可靠性引导的空间相位展开，得到左右相对相位；S5.以左右相位级次线作为匹配模板，对左右相位级次线上隔行像素点与采集的1帧散斑图像进行散斑立体匹配，得到一个预配准稀疏视差图D；S6.根据预配准稀疏视差图D，寻找左右相对相位匹配对，并计算左右相对相位匹配对对应点的相位级次差K
i
；S7.通过投票策略，统计相位级次差K
i
出现概率最大的值，作为最终确定的相位级次差K，K为整数；S8.根据2Kπ的相位关系，采用相位调整算法，将左右相对相位调整到相同的相位基准，生成相对相位对；S9.基于相对相位对，进行相位立体匹配，得到高密度视差图，实现三维重建。2.根据权利要求1所述的一种使用散斑辅助相对相位立体匹配的测量方法，其特征在于，在步骤S2中，所述左成像装置和右成像装置的左右包裹相位的计算公式如下：其中，I1(x,y)、I2(x,y)、I3(x,y)表示相机获取的相移条纹图像模型。3.根据权利要求2所述的一种使用散斑辅助相对相位立体匹配的测量方法，其特征在于，在步骤S3中，所述左右相位级次线通过聚集同一条纹周期上的相位跳变点构成，所述相位跳变点是指正弦相移条纹图像中的某一像素点与下一像素点之间的相位差的绝对值大于1.5π时的像素点。4.根据权利要求1所述的一种使用散斑辅助相对相位立体匹配的测量方法，其特征在于，在步骤S3中，在对所述左右相位级次线进行提取时，使用5/8邻域提取法提取所述左右相位级次线。5.根据权利要求1所述的一种使用散斑辅助相对相位立体匹配的测量方法，其特征在于，在步骤S5中，在进行散斑立体匹配时，采用零均值归一化交叉相关方法进行匹配。6.根据权利要求5所述的一种使用散斑辅助相对相位立体匹配的测量方法，其特征在于，采用取每隔6行像素点的方式搜索匹配预配准视差图D的稀疏程度。7.根据权利要求1所述的一种使用散斑辅助相对相位立体匹配的测量方法，其特征在于，在步骤S6中，计算左右相对相位匹配对对应点的相位级次差K
i
，包括以下步骤：S61.以预配准稀疏视差图D上的每个已匹配点为锚点p(x
i
,y
i
)，并设定任意锚点p(x
i
,y
【专利技术属性】
技术研发人员：游志胜，郭燕琼，程鹏，游健，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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