【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学测量，特别是指针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法。
技术介绍
1、在航空航天、汽车等领域，零部件具有尺寸大、精度高、结构复杂等特点，其表面一般为金属加工表面或涂有复合材料，呈现高反光或半透明特性。在制造过程中，对大型复杂高光零部件进行三维测量是保证产品质量的关键。常规的测量手段存在效率低、自动化程度低、测量点数少等不足，而基于机器视觉技术的非接触三维测量手段是复杂曲面三维测量的主要方式，但针对大型复杂高光零部件的三维视觉测量技术面临高光、半透明/多次反射等难题，导致对大型复杂高光零部件的精细化处理时效果较差，难以完成复杂高光型面的高精度测量。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中所存在的针对大型复杂高光零部件的三维视觉测量技术面临高光、半透明/多次反射等难题，导致对大型复杂高光零部件的精细化处理时效果较差的问题，本专利技术提出了针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法。
2、本专利技术的技术方案是：针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法，包括以下步骤：s1～利用三维测量系统对彩色图像中的高反光区域进行检测，将图像分为非反光区域和反光区域；
3、s2～根据反光区域的反光型面结构特征，将反光区域分割为一次反光型面的一次反光区域，和多次反光型面的多次反光区域；
4、s3～对于非反光区域，采用基于三步相移的高频条纹图进行三维测量，获得非反光区域的三维图像；
5、s4～对于一次反光区域，首
6、s5～对于多次反光区域，首先采用微相移结构光技术，去除多次反光区域中的交互反射和次表面散射，然后高频微汉密尔顿编码技术，去除表面反射光的干扰，然后采用gushov-solodkin算法，消除高频相位歧义，最后利用双结构光视觉互验搜索技术，获得多次反光区域的三维图像；
7、s6～将非反光区域的三维图像、一次反光区域的三维图像和多次反光区域的三维图像进行融合，得到完整的三维测量图像。
8、优选的，所述三维测量系统包括两个左右布设的彩色相机和一个投影仪，投影仪只能投影灰度值为0-255范围内的灰度图像，两个彩色相机同步采集图像。
9、优选的，非反光区域和反光区域的判定具体方式过程如下，
10、s1.1～首先，投影仪对物体投影一幅均匀光强图案，i0(x，y)表示投影的均匀光强图案中每个像素的光强值，i0(x，y)＝128，彩色相机同步采集得到rgb图像y(x，y)表示rgb图像中每个像素的亮度值，y(x，y)＝0.2126×r(x，y)+0.7152×g(x，y)+0.0722×b(x，y)；
11、s1.2～然后，对rgb图像进行归一化，
12、r(x，y)＝r(x，y)/(r(x，y)+g(x，y)+b(x，y))
13、g(x，y)＝g(x，y)/(r(x，y)+g(x，y)+b(x，y))
14、b(x，y)＝1-r(x，y)-g(x，y)
15、并对归一化后的rgb图像重新计算亮度，
16、y(x，y)＝0.2126×r(x，y)+0.7152×g(x，y)+0.0722×b(x，y)；
17、最后，比较y(x，y)和y(x，y)获得反光区域的检测结果，
18、
19、其中，非反光区域的判断条件mask(x，y)＝0，反光区域的判断条件mask(x，y)＝1。
20、优选的，步骤s3的具体过程如下，
21、s3.1～首先，通过投影仪投影基于三步相移的高频条纹图：
22、
23、
24、
25、其中，和为投影仪投影的三步相移条纹图像，(xp,yp)为投影仪平面的像素坐标，w是投影仪的水平分辨率，f是三步相移条纹图像的频率；
26、其次，通过彩色相机同步拍摄投影的条纹图像，采集的三步相移条纹图像的光强图被表示为：i1(x,y)＝a(x,y)+b(x,y)cos[φ(x,y)]
27、i2(x,y)＝a(x,y)+b(x,y)cos[φ(x,y)+2π/3]
28、i3(x,y)＝a(x,y)+b(x,y)cos[φ(x,y)+4π/3]
29、其中，i1(x,y)、i2(x,y)、i3(x,y)为对应的三步相移条纹图像光强图，(x,y)为相机平面的像素坐标，a(x,y)为背景光强，b(x,y)为条纹的调制度，φ(x,y)为待求相位；
30、然后，基于采集的三步相移条纹图像，包裹相位图φ(x,y)由下式计算而得：
31、
32、由于arctan函数的截断效应，求得的相位图φ(x,y)为包裹相位，其值域为[0，φ(x,y)，其与φ(x,y)的关系如下：
33、其中，k(x,y)为相位的周期级次，其值域为[0，f-1]范围内的整数；然后，根据多频时间相位展开算法获得绝对相位φ(x，y)；
34、最后，根据相机和投影仪之间的系统参数和非反光区域的判断条件mask(x，y)＝0，实现非反光区域的三维测量。
35、优选的，自适应条纹投影技术的具体过程包括以下步骤，
36、s3.1.1～首先，以先前采集的条纹图像灰度信息作为反馈，利用辐射定标设置的对比度阈值解析过曝区域，生成投影条纹图像的灰度校正函数；
37、s3.1.2～经光偏振调制模块自适应调节条纹图像的投影强度，对高光进行抑制。
38、优选的，多曝光融合技术的具体过程包括以下步骤，
39、s3.2.1～首先设置视觉传感器，在不同曝光时间下采集多曝光序列图像；
40、s3.2.2～然后，建立图像灰度i、曝光时间δt和辐射度e的映射模型；
41、s3.2.3～基于该图像灰度i、曝光时间δt和辐射度e的映射模型，和多曝光序列图像，建立以下超定线性方程组：
42、
43、s3.2.4～采用线性最小二乘法对s3.2.3中的超定线性方程组求解，建立彩色相机响应曲线，并结合下式，
44、
45、完成场景辐射度估计，即获得高光型面的大动态范围图像。
46、优选的，步骤s5中的gushov-solodkin算法，具体运算过程如下，
47、
48、其中，mk是非整数，bk是x除以mk的余数，a为单位缩放解。
49、优选的，步骤s5中，经gushov-solodkin算法处理后，还需再根据双峰多路径模型建立相位变化模型获得无干扰调制分量光，双峰多路径模型的运算过程如下，
50、
51、其中，是实际像素，是前景像素，背景像素，和是两条路径的投影行坐标，k本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1～利用三维测量系统对彩色图像中的高反光区域进行检测，将图像分为非反光区域和反光区域；
2.如权利要求1所述的针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法，其特征在于：所述三维测量系统包括两个左右布设的彩色相机和一个投影仪，投影仪只能投影灰度值为0-255范围内的灰度图像，两个彩色相机同步采集图像。
3.如权利要求1所述的针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法，其特征在于：非反光区域和反光区域的判定具体方式过程如下，
4.如权利要求1所述的针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法，其特征在于：步骤S3的具体过程如下，
5.如权利要求1所述的针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法，其特征在于：自适应条纹投影技术的具体过程包括以下步骤，
6.如权利要求1或5所述的针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法，其特征在于：多曝光融合技术的具体过程包括以下步骤，
7.如权利要求1所述的针对
8.如权利要求1或7所述的针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法，其特征在于：步骤S5中，经Gushov-Solodkin算法处理后，还需再根据双峰多路径模型建立相位变化模型获得无干扰调制分量光，双峰多路径模型的运算过程如下，
...【技术特征摘要】
1.针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：s1～利用三维测量系统对彩色图像中的高反光区域进行检测，将图像分为非反光区域和反光区域；
2.如权利要求1所述的针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法，其特征在于：所述三维测量系统包括两个左右布设的彩色相机和一个投影仪，投影仪只能投影灰度值为0-255范围内的灰度图像，两个彩色相机同步采集图像。
3.如权利要求1所述的针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法，其特征在于：非反光区域和反光区域的判定具体方式过程如下，
4.如权利要求1所述的针对高反光物体的一种基于彩色图像检测的三维测量方法，其特征在于：步骤s3的具体过程如下，
5...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟俊贞，黄桂平，李志萍，高亚伟，杨小权，王云飞，轩亚兵，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：
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