专利名称：一种物体颜色及三维轮廓的快速测量方法
技术领域：
本发明属于复杂物体三维轮廓检测技术领域，具体涉及一种物体颜色及三维轮廓的快速测量方法。
背景技术：
目前，由于光学三维轮廓测量技术具有非接触、分辨率高和数据获取速度快等优点，成为近年来国际上研究的热门课题之一，并广泛应用在反求工程、工业自动检测、新产品开发、医疗诊断、文化遗产保护与恢复和现代制造系统等领域。然而，在进行彩色逆向工程设计、文化遗产的保护及科研分析、艺术品及玩具制作等彩色模型进行测量时，形状和颜色是其测量的基本元素，形状是待测物体的三维轮廓数据，通常用世界坐标系中的X、Y、 Z坐标值来表示；颜色则通过物体表面对入射光线的反射特性和表面材料的纹理特性来表征，通常采用R、G、B三维绝对颜色信息表示。如何既能获得物体的精确三维轮廓信息，又能获得物体的绝对三维颜色信息，即高精度彩色三维轮廓测量是当今轮廓测量领域的又一大研究热点。彩色三维轮廓测量方法，大都是在光学三维轮廓测量技术的基础上，与颜色信息进行空间坐标的匹配来完成，这样需要分别进行三维轮廓信息和三维颜色信息的采集，从而造成测量速度慢，而且匹配误差大。目前，彩色三维轮廓测量方法按照照明方式可以分为两类一类是被动式的视觉测量方法，它是采用非结构光的照明方式，从一个或多个角度获得二维平面图像，通过一系列复杂的图像处理算法获得三维形状数据，即X、Y、Z三维坐标值，同时，可以通过一个彩色观察系统获得一幅平面彩色图像，它包含有R、G、B颜色信息， 结合预先进行的系统标定值，将两次获得的数据进行空间匹配，即可得到物体的彩色三维轮廓(X、Y、Z-R、G、B)。这种方法的测量必须依赖于物体形态、光照条件等先决条件，它不仅需要进行大量的数据运算，而且测量精度较低，匹配误差大；另一类是更适合于计量的主动式测量方法，它是采用线结构光扫描的测量方法，是指用一线结构光从一个方向照明物体， 由于物体表面对结构光场的空间或时间调制，从不同方向观察，得到变形的结构光图像，这些变形对应着物体的高度信息，结合三角法就可以计算出物体的外形轮廓，即X、Y、Z三维坐标值，然后，在无结构光照明情况下获得物体的颜色信息，最后进行形状与颜色的匹配， 得到物体的彩色三维信息。这种方法的测量速度慢，而且存在较大匹配误差。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种物体颜色及三维轮廓的快速测量方法，具有测量精度较高，匹配误差小，测量速度快的优点。为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为一种物体颜色及三维轮廓的快速测量方法，包括以下步骤第一步，建立彩色物体的反射模型，假设红、绿、蓝三个颜色分量的强度分别为Ικ、 Ie和Ib，编码投影条纹能够沿水平方向X或竖直方向y进行编码，也能够沿灰度级方向Z进行编码，将编码投影条纹投影到被测彩色物体上，由此得到了编码投影条纹和被测物体间的映射关系，即彩色物体的反射模型；第二步，建立测量编码条纹，采用彩色条纹的红、绿、蓝三个颜色分量实现编码条纹的三步相移，即红、绿、蓝三种颜色分量的光强分布IK、Ig和L分别为
权利要求
1. 一种物体颜色及三维轮廓的快速测量方法，其特征在于，包括以下步骤 第一步，建立彩色物体的反射模型，假设红、绿、蓝三个颜色分量的强度分别为IK、Ie和 Ib，编码投影条纹能够沿水平方向χ或竖直方向y进行编码，也能够沿灰度级方向ζ进行编码，将编码投影条纹投影到被测彩色物体上，由此得到了编码投影条纹和被测物体间的映射关系，即彩色物体的反射模型；第二步，建立测量编码条纹，采用彩色条纹的红、绿、蓝三个颜色分量实现编码条纹的三步相移，即红、绿、蓝三种颜色分量的光强分布IK、Ig和L分别为
全文摘要
一种物体颜色及三维轮廓的快速测量方法，先建立彩色物体的反射模型，再建立测量编码条纹，然后分离测量信息，再获取颜色信息，得到被测物体的颜色三维信息，最后获取物体的三维轮廓信息，本发明采用编码条纹投影的方法，只需要采集两幅投影编码条纹，因此，它不仅测量精度高，而且测量速度快，同时，由于颜色信息和轮廓信息这两部分信息都是从一幅图像中获得的，所以不存在任何匹配误差，本发明具有测量精度较高，匹配误差小，测量速度快的优点。
文档编号G01J3/46GK102243103SQ20111009222
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者刘丙才, 姜涛, 李兵, 李宝鹏, 蒋庄德 申请人:西安交通大学