申请/专利权人：清华大学

申请日：2022-08-02

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN115290003B

主分类号：G01B11/25

分类号：G01B11/25;G06T5/77;G06T5/20;G06T7/13;G06T7/80

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.11.22#实质审查的生效;2022.11.04#公开

摘要：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。

主权项：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；其中，通过所述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up,vp，设置第k张投影图像在该点的输出光强Ipkup,vp为： Ip8up,vp＝255其中，up,vp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，Tp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uc,vc，捕获该点对应第k张投影图像的光强记为Ickuc,vc,k＝0,1,…,8，则该点初始相位计算表达式如下： 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；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uc,vc对应投影的白图像的光强Ic8uc,vc，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；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ub,vb∈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nub,vb＝nuub,vbnvub,vbT： 其中，为Ic8uc,vc关于uc的偏导数，为Ic8uc,vc关于vc的偏导数；其中nuub,vb和nuub,vb为nub,vb的两个坐标分量；使用标准差为σg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Icg，计算集合B中任意一点ub,vb∈B在所述滤波后的图像Icg的光强梯度以及散焦核大小σub,vb： 其中，为Icguc,vc关于uc的偏导数，为Icguc,vc关于vc的偏导数；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ub，vb∈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uc,vc对应所述白图像的光强Ic8uc,vc，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；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uc,vc∈F，沿该点像素坐标横轴方向在集合B中搜索任一边界点ub,vb∈B，计算两者之间距离计算uc,vc∈F修正后的相位 其中，λ＝nuub,vbωσub,vb，u为积分参数。

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百度查询： 清华大学 一种结构光测量中的反射率边界补偿方法及装置

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