基于聚焦二值图案的快速灰度条纹合成方法与流程

本发明涉及快速条纹投影测量技术领域，尤其涉及一种基于聚焦二值图案的快速灰度条纹合成方法。

背景技术：

随着科学技术和精密制造业的发展，特别是在汽车、船舶、飞机制造等领域，涉及大批量、形状复杂的几何量及自由曲面检测任务越来越多，对三维形貌测量的精度和速度要求越来越高。

基于结构光投影的轮廓测量技术，以其运算速度快、分辨率高、全场数据采集等优点而备受关注，得到了广泛的研究和应用。但是基于结构光投影的轮廓测量技术，尤其是最流行的数字正弦条纹投影，面临着一些不可克服的困难。例如条纹图案需依靠数字投影仪进行投射，一个典型的8位正弦条纹图案，投影速率受到投影仪最大切换速度的限制。另一方面，投影仪的投影方式中，根据投影仪中微镜的翻转工作方式，8位的灰度图案的投影周期被分为8个翻转部分，每部分的微镜翻转的时间是前一次翻转时间的两倍，则任何8位灰度图案都在256个基本翻转时间内完成投影，投影仪为了获得良好的视觉感知，投影图案还需要进行非线性校正，以保证正弦波形图案难以准确、高效地合成。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种基于聚焦二值图案的快速灰度条纹合成方法，以解决现有条纹投影技术方案中存在的投影速率慢，投影图案含有非线性误差的问题。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种基于聚焦二值图案的快速灰度条纹合成方法，包括以下步骤：

编码一组二值图案，其包括多幅二值图案，每幅二值图案的白色区域的宽度依次等距离增加，形成阶梯状的三角图形；

利用投影仪器将该组二值图案依次投射至被测物体；

利用相机采集该组二值图案的投影图案，调节相机的曝光时间，使该组二值图案的投影图案在相机的一个曝光时间周期内采集完成，并将上述投影图案合成为一张灰度-强度的三角波条纹图案；

通过对灰度-强度的三角波条纹图案进行结构光图像解码，得到待测物体的三维信息。

本发明的有益效果是：本发明提出一种基于聚焦二值图案的快速灰度条纹合成方法，与使用dlp技术的数字投影仪投影8位灰度图案相比，由二值图案合成的灰度图案的投影时间大大减小，且因为二值图案只有黑和白两种灰度，避免了条纹由投影仪产生的非线性误差。此外，由于正弦波形图案难以准确、高效地合成，该方法拟合成的三角波条纹图案，波形简单、易于准确合成，有利于相位解算和三维重建。

附图说明

图1为本发明实施例的实施系统示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，一种基于聚焦二值图案的快速灰度条纹合成方法，包括以下步骤：

编码一组二值图案，其包括n幅二值图案，每幅二值图案的白色区域的宽度为x，且依次等距离增加2△x，形成阶梯状的三角图形；

利用投影仪器将该组n幅二值图案依次投射至被测物体，每幅二值图案的投射时间为t；

利用相机采集该组n幅二值图案的投影图案，调节相机的曝光时间为n*t，使该组二值图案的投影图案在相机的一个曝光时间周期内采集完成，并将上述投影图案合成为一张灰度-强度的三角波条纹图案；

通过对灰度-强度的三角波条纹图案进行结构光图像解码，得到待测物体的三维信息。

与使用dlp技术的数字投影仪投影8位灰度图案相比，实施基于聚焦二值图案的快速灰度条纹合成方法，由二值图案合成的灰度图案的投影时间大大减小，且因为二值图案只有黑和白两种灰度，避免了条纹由投影仪产生的非线性误差。此外，由于正弦波形图案难以准确、高效地合成，本发明拟合成的三角波条纹图案，波形简单、易于准确合成，有利于相位解算和三维重建。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于聚焦二值图案的快速灰度条纹合成方法，包括：编码一组二值图案，其包括多幅二值图案，每幅二值图案的白色区域的宽度依次等距离增加，形成阶梯状的三角图形；利用投影仪器将该组二值图案依次投射至被测物体；利用相机采集该组二值图案的投影图案，调节相机的曝光时间，使该组二值图案的投影图案在相机的一个曝光时间周期内采集完成，并将上述投影图案合成为一张灰度‑强度的三角波条纹图案。本发明由二值图案合成的灰度图案的投影时间大大减小，且避免了条纹由投影仪产生的非线性误差。该方法拟合成的三角波条纹图案，波形简单、易于准确合成，有利于相位解算和三维重建。

技术研发人员：于连栋;罗辉;鲍文慧;陆洋;金雪莹;赵会宁;张进
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2018.08.21
技术公布日：2018.12.18