技术特征：
1.一种结构光测量中的反射率边界补偿方法，其特征在于，包括：利用结构光测量设备中的投影仪对待测对象投影多张相移编码条纹图像和一张白图像，利用所述结构光测量设备中相机采集所述图像，得到相机像平面上每一点的初始相位；根据所述相机采集的所述白图像，在所述相机像平面上识别所述待测对象的反射率边界；根据所述反射率边界的光强变化计算所述反射率边界中每个点的散焦核及边界法向；根据所述散焦核，对所述反射率边界的各点的两侧邻域进行拟合以确定两侧光强均值及相位圆频率；根据所述反射率边界，确定待修复区域，利用所述边界法向和所述两侧光强均值及相位圆频率，对所述待修复区域每一点的初始相位进行修正，以实现对所述反射率边界的补偿。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据相机像平面上每一点修正后的相位，使用结构光三维重建方法计算每个点对应的三维坐标，得到待测对象的三维点云；其中，所述待修复区域外的各点的修正后的相位与该点的所述初始相位一致。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过结构光测量设备中的投影仪对待测对象投射多张相移编码条纹图像和一张白图像，利用所述结构光测量设备中相机采集所述图像，得到相机像平面上每一点的初始相位，包括：1)通过投影仪对待测对象依次投射8张相移编码条纹图像以及1张白图像；对于投影仪像平面上任一点(u
p
,v
p
)，设置第k张投影图像在该点的输出光强i
pk
(u
p
,v
p
)为：为：i
p8
(u
p
,v
p
)＝255其中，u
p
,v
p
分别为投影仪平面上任一点的像素横、纵坐标；i
′
p
为平均投影光强，i
″
p
为投影光强变化幅度，t
p
为多周期条纹波长，t0为单周期条纹波长；k＝0,1,2
…
7时投影为相移编码条纹图像，k＝8时投影为白图像；2)利用相机依次捕获投影仪投射的8张相移编码条纹图像以及1张白图像；对于相机像平面上任一点(u
c
,v
c
)，捕获该点对应第k张投影图像的光强记为i
ck
(u
c
,v
c
),k＝0,1,
…
,8，则该点初始相位计算表达式如下：计算表达式如下：计算表达式如下：
其中，为多周期条纹中间参数，为单周期条纹相位中间参数，round为四舍五入取整函数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述相机采集的所述白图像，在所述相机像平面上识别所述待测对象的反射率边界，包括：根据相机像平面上任一点(u
c
,v
c
)对应投影的白图像的光强i
c8
(u
c
,v
c
)，组成一张对应所述白图像的光强图像；使用高斯滤波器对所述光强图像进行预处理后，使用canny算子提取所述光强图像的边缘区域，将所述边缘区域对应相机像平面上的点组成集合b，即为所述待测对象的反射率边界。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述反射率边界的光强变化计算所述反射率边界中每个点的散焦核及边界法向，包括：对于集合b中任意一点(u
b
,v
b
)∈b，计算该点在对应所述白图像的光强图像中的光强梯度和边界法向n(u
b
,v
b
)＝(n
u
(u
b
,v
b
)n
v
(u
b
,v
b
))
t
：：其中，为i
c8
(u
c
,v
c
)关于u
c
的偏导数，为i
c8
(u
c
,v
c
)关于v
c
的偏导数；其中n
u
(u
b
,v
b
)和n
u
(u
b
,v
b
)为n(u
b
,v
b
)的两个坐标分量；使用标准差为σ
g
的高斯滤波器对所述对应所述白图像的光强图像进行滤波获得滤波后的图像记为i
cg
，计算集合b中任意一点(u
b
,v
b
)∈b在所述滤波后的图像i
cg
的光强梯度以及散焦核大小σ(u
b
,v
b
)：)：其中，为i
cg
(u
c
,v
c
)关于u
c
的偏导数，为i
cg
(u
c
,v
c
)关于v
c
的偏导数。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述散焦核，对所述反射率边界的各点的两侧邻域进行拟合以确定两侧光强均值及相位圆频率，包括：1)分别获取集合b中每个点(u
b
，v
b
)∈b左右两侧拟合区域构成的像素点集合：
其中，e1为集合b中所有点左侧拟合区域的像素点集合，e2为集合b右侧拟合区域的像素点集合；r为设定的拟合区域选取范围；2)根据相机像平面上任一点(u
c
,v
c
)对应所述白图像的光强i
c8
(u
c
,v
c
)，分别计算集合e1,e2中对应的光强均值η1,η2；3)在集合e1,e2的并集e＝e1∪e2中通过线性拟合计算相位圆频率ω。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述反射率边界，确定待修复区域，利用所述边界法向和所述两侧光强均值及相位圆频率，对所述待修复区域每一点的初始相位进行修正，包括：1)获取待测对象的待修复区域的像素点集合记为f：2)对于任意一点(u
c
,v
c
)∈f，沿该点像素坐标横轴方向在集合b中搜索任一边界点(u
b
,v
b
)∈b，计算两者之间距离计算(u
c
,v
c
)∈f修正后的相位)∈f修正后的相位其中，λ＝n
u
(u
b
,v
b
)ωσ(u
b
,v
b
)，u为积分参数。8.一种结构光测量中的反射率边界补偿装置，其特征在于，包括：初始相位获取模块，用于利用结构光测量设备中的投影仪对待测对象投射多张相移编码条纹图像和一张白图像，利用所述结构光测量设备中相机采集所述图像，得到相机像平面上每一点的初始相位；反射率边界识别模块，用于根据所述相机采集的所述白图像，在所述相机像平面上识别所述待测对象的反射率边界；散焦核计算模块，用于根据所述反射率边界的光强变化计算所述反射率边界中每个点的散焦核及边界法向；反射率边界邻域拟合模块，用于根据所述散焦核，对所述反射率边界的各点的两侧邻域进行拟合以确定两侧光强均值及相位圆频率；反射率边界补偿模块，用于根据所述反射率边界，确定待修复区域，利用所述边界法向和所述两侧光强均值及相位圆频率，对所述待修复区域每一点的初始相位进行修正，以实现对所述反射率边界的补偿。9.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用
于执行上述权利要求1-7任一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7任一项所述的方法。
技术总结
本发明提出一种结构光测量中的反射率边界补偿方法及装置，属于三维测量领域。其中，所述方法包括：利用结构光测量设备中的投影仪对待测对象投射多张相移编码条纹图像和一张白图像，相机采集图像后，得到相机像平面上每一点的初始相位；根据相机采集的白图像，在相机像平面上识别待测对象的反射率边界，计算反射率边界中每个点的散焦核及边界法向；对反射率边界的各点的两侧邻域进行拟合以确定两侧光强均值及相位圆频率；根据反射率边界确定待修复区域，对待修复区域每一点的初始相位进行修正，以实现对所述反射率边界的补偿。本发明解算效率高，边界点云恢复效果好，能大幅改善基于结构光的阶差测量和边缘质量检测效果。于结构光的阶差测量和边缘质量检测效果。于结构光的阶差测量和边缘质量检测效果。
技术研发人员：徐静 胡昌平
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2022.08.02
技术公布日：2022/11/3