基于Stokes参数的偏振测量方法、系统、设备和介质

本公开涉及视觉传感器测量，具体涉及一种基于stokes参数的偏振测量方法、系统、设备和介质。

背景技术：

1、当今，高动态范围测量技术许许多多的研究学者给出了多种的方案。一部分研究人员通过在被测物体的表面上涂一层颗粒层目的是将物体表面镜面反射变成漫反射，原理就是由于物体表面的高反射率导致相机拍摄的图像存在镜面反射造成误差，通过涂抹颗粒层就可以完成对物体的测量。但是由于需要对被测物体进行实验前预处理，这回大大降低测量效率，并存在涂抹不均匀导致测量误差的影响因素。

2、为了避免上述影响，专家们把注意力都聚焦在调节结构光编码测量系统内来完成对hdr物体的测量。通过对投影亮度及相机曝光时间的调节可以完成降低对图像上过饱和像素带来的影响使得拍摄到的图像像素保持相对较高的灰度水平以提升对hdr物体测量的精度。该方法由于hdr物体的表面反射率变化波动范围过大导致无法精准快速预测合适的曝光时间及投影图案亮度，所以在实验的时候就需要拍摄大量不同曝光时间和投影亮度的图片，这就会降低测量效率。基于光存在偏振特性，研究人员在实验中将偏振滤光片假装在测量系统中，偏振滤光片可以用来消除测量过程中hdr物体表面镜面反射所带来的干扰。因为偏振滤光片对图像的光强削弱是全局的，所以即使偏振滤光片可以消除高光的影响，但是如果被测物体存在漫反射区域就会使得拍摄图像的部分区域过暗，同样也会导致图像信噪比过低从而影响测量结果。除此之外，双色反射模型也被研究人员提出，该方法主要通过颜色信息完成去除hdr物体表面镜面反射的影响。可是该方法存在颜色差及串扰两大问题，从而会大大降低三维测量的精度。

技术实现思路

1、本公开提供一种基于stokes参数的偏振测量方法、系统、设备和介质，能够解决背景技术中提到的最少一个问题。为解决上述技术问题，本公开提供如下技术方案：

2、作为本公开实施例的一个方面，提供基于stokes参数的偏振测量方法，包括如下步骤：

3、获取将白光投射到被测物体上时，相机拍摄的检偏器在不同偏振角度下被测物体的图像；

4、根据相机拍摄的不同偏振角度下的图像，定量计算stokes参数，得到偏振角像素直方图，根据偏振角像素直方图对stokes参数进行筛选取值，进而确定最佳偏振角度；所述根据偏振角像素直方图对stokes参数进行筛选取值，包括：总强度筛选、水平偏振筛选和垂直偏振筛选，所述总强度筛选用于选择具有特定强度范围的光波，所述水平偏振筛选用于选择具有特定水平偏振程度的光波，所述垂直偏振筛选用于选择具有特定垂直偏振程度的光波；所述stokes参数的表达形式由四个矢量组成，表示为：

5、，

6、其中， s0表示白光光波整体的强度， s1, s2, s3分别表示三个不同角度相互独立的偏振状态，且 s1, s2, s3均为实际测量数据；

7、所述最佳偏振角度表示为：

8、，

9、其中，为理想中每个像素点对应的偏振角度，是相机所捕获到的理想光强，与相正交后的偏振角度是所需的理想最优偏振角度；

10、将编码条纹图案投射到被测物体上，根据得到的最佳偏振角度调节检偏器的夹角，并通过相机拍摄不同偏振角度下被测物体的偏振图像。

11、可选地，所述将白光投射到被测物体上，包括：由结构光发射器投射灰度值为255且均匀分布的白光通过起偏器投射至被测物体上。

12、可选地，所述stokes参数的表达形式由四个矢量组成，表示为：

13、，

14、其中， s0表示白光光波整体的强度， s1, s2, s3分别表示三个不同角度相互独立的偏振状态，且 s1, s2, s3均为实际测量数据。

15、可选地，所述相机拍摄到的不同偏振角度下的图像，包括：以偏振角度为0°时作为水平参考角度，在任意偏振角度 θ状态下，相机所拍摄到的偏振图像辐射光强表示为：

16、，

17、其中，θ为线偏振片角度。

18、可选地，获取将白光投射到被测物体上时，相机拍摄的检偏器在不同偏振角度下被测物体的图像后，还包括：通过图像融合算法融合各个最佳偏振角度下的偏振图像，得到融合图像后，基于所述融合图像和格雷码重构原理对被测物体进行三维重构。

19、作为本公开实施例的另一个方面，提供一种基于stokes参数的偏振测量系统，包括：

20、图像获取模块，获取将白光投射到被测物体上时，相机拍摄的检偏器在不同偏振角度下被测物体的图像；

21、最佳偏振角度确定模块，根据相机拍摄的不同偏振角度下的图像，定量计算stokes参数，得到偏振角像素直方图，根据偏振角像素直方图对stokes参数进行筛选取值，进而确定最佳偏振角度；所述根据偏振角像素直方图对stokes参数进行筛选取值，包括：总强度筛选、水平偏振筛选和垂直偏振筛选，所述总强度筛选用于选择具有特定强度范围的光波，所述水平偏振筛选用于选择具有特定水平偏振程度的光波，所述垂直偏振筛选用于选择具有特定垂直偏振程度的光波；所述stokes参数的表达形式由四个矢量组成，表示为：

22、，

23、其中， s0表示白光光波整体的强度， s1, s2, s3分别表示三个不同角度相互独立的偏振状态，且 s1, s2, s3均为实际测量数据；

24、所述最佳偏振角度表示为：

25、，

26、其中，为理想中每个像素点对应的偏振角度，是相机所捕获到的理想光强，与相正交后的偏振角度是所需的理想最优偏振角度；

27、偏振图像获取模块，将编码条纹图案投射到被测物体上，根据得到的最佳偏振角度调节检偏器的夹角，并通过相机拍摄不同偏振角度下被测物体的偏振图像。

28、作为本公开实施例的另一个方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的基于stokes参数的偏振测量方法。

29、作为本公开实施例的另一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述的基于stokes参数的偏振测量方法。

30、相对于现有技术，本公开的有益效果为：

31、1、本公开提出了一种基于stokes参数的偏振测量方法或系统，可以很好地处理传统结构光测量系统中使用偏振滤光片消除高光区域干扰的情况下，相机拍摄的图像因为过暗导致信噪比过低的难题，可以明显的提升条纹图像的质量；

32、2、本公开提出对偏振角度进行定量数学模型计算，可以有效提高系统测量的效率，使实验过程中对偏振角度的选取更加快速准确。