一种高精度双波段抗干扰3D结构光重构方法技术

本发明专利技术公开了一种高精度双波段抗干扰3D结构光重构方法，属于3D结构光重构方法技术领域，使用蓝红格雷码进行投影，选用全格雷码方法解码，使用3ccd/cmos数字相机进行图像采集，通过3ccd相机中R图和B图的数据，采用时域编码获得每个位置上红色格雷码的码字和蓝色格雷码的码字，扫描每个位置，通过红蓝格雷码互逆的校验得到1次反射点的位置和非1次反射点的位置，对于非1次反射点上的红蓝格雷码码字，先搜索R图中与该点红色格雷码码字相同的1次反射点。射点。射点。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度双波段抗干扰3D结构光重构方法


[0001]本专利技术涉及一种3D结构光重构方法，特别是涉及一种高精度双波段抗干扰3D结构光重构方法，属于3D结构光重构方法


技术介绍

[0002]典型的3D结构光系统是由数字投影和数字相机组成，数字投影配合重构算法投射一系列2值或灰度条纹，数字相机在采集到这些图像后，根据重构算法重构出被测对象的三维点云信息。典型的重构算法有相移法(三步相移或者四步相移)、光切法和全格雷码法。相移法使用的投影图像是多级灰度图像，根据灰度值计算出对应点的相位，再根据标定结果计算出点云的高度值。以4步相移法为例，其相位计算公式如图1所示；
[0003]其中I1，I2，I3，I4为该点4步相移中的灰度值，光切法则需要提取单条光线的中心位置，主要也是依据光线的强度信息，全格雷码的方法都是用2值条纹，比较其他几种方法对灰度敏感性更弱一些，即便如此，在实际应用中，由于产品本身的结构特性，高低起伏造成了产品本身范围内有大量的1次反射、2次反射光，甚至多次反射光，特别是对金属加工件或者亮度变化较大的产品，由于光线反射造成的灰度变化，会导致相移法的相位计算错误，光切法的光线中心找错，格雷码的黑白判断出错，进而导致重构数据无效或者错误，因此去除或者减少反射光线对于重构的影响对于进行产品的准确重构和测量非常重要，本专利技术提供一种能减小乃至去除测量过程中反射光影响的一种方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是为了提供一种高精度双波段抗干扰3D结构光重构方法，使用蓝红格雷码进行投影，选用全格雷码方法解码，使用3ccd/cmos数字相机进行图像采集，通过3ccd相机中R图和B图的数据，采用时域编码获得每个位置上红色格雷码的码字和蓝色格雷码的码字，扫描每个位置，通过红蓝格雷码互逆的校验得到1次反射点的位置和非1次反射点的位置，对于非1次反射点上的红蓝格雷码码字，先搜索R图中与该点红色格雷码码字相同的1次反射点，如果有，则该非一次反射点位上选用蓝色格雷码码字，如果没有，则在B图中搜索与该点的蓝色格雷码码字相同的1次反射点，如果有，则该非1次反射点选用红色格雷码码字，如果没有，则搜索该非1次反射点周边一次反射点的红蓝格雷码码字，根据连续性规则，选择红蓝格雷码中最接近的码字作为最终选择，按照步骤六和步骤七中的方法处理所有非1次反射点，对处理后的格雷码码字，根据系统的标定方法，计算点云数据，因此提高了准确测量和重构。
[0005]本专利技术的目的可以通过采用如下技术方案达到：
[0006]一种高精度双波段抗干扰3D结构光重构方法，步骤一：选择彩色投影仪，并使红，蓝光的光源波段尽量窄；
[0007]步骤二：使用蓝红格雷码进行投影，选用全格雷码方法解码；
[0008]步骤三：使用3ccd/cmos数字相机进行图像采集；
[0009]步骤四：通过3ccd相机中R图和B图的数据，采用时域编码获得每个位置上红色格雷码的码字和蓝色格雷码的码字；
[0010]步骤五：扫描每个位置，通过红蓝格雷码互逆的校验得到1次反射点的位置和非1次反射点的位置；
[0011]步骤六：对于非1次反射点上的红蓝格雷码码字，先搜索R图中与该点红色格雷码码字相同的1次反射点，如果有，则该非一次反射点位上选用蓝色格雷码码字，如果没有，则在B图中搜索与该点的蓝色格雷码码字相同的1次反射点，如果有，则该非1次反射点选用红色格雷码码字；
[0012]步骤七：如果没有，则搜索该非1次反射点周边一次反射点的红蓝格雷码码字，根据连续性规则，选择红蓝格雷码中最接近的码字作为最终选择；
[0013]步骤八：按照步骤六和步骤七中的方法处理所有非1次反射点；
[0014]步骤九：对处理后的格雷码码字，根据系统的标定方法，计算点云数据。
[0015]优选的，在步骤一中选用的彩色投影仪采用双波段Red，Blue或者3波段Red，Green，Blue数字投影，如果使用3色数字投影也只是采用2个波段，选用红色和蓝色两个波段，投影条纹使用全格雷码方法2值条纹的2色条纹，格雷码条纹的0码使用蓝色条纹，1码使用红色条纹。
[0016]优选的，采用全格雷码图像进行投影发生反射时则出现四种情况为蓝蓝叠加、红红叠加、蓝红叠加、红蓝叠加。
[0017]优选的，采用以蓝光一次反射，红光两次反射，A点返回相机中的光线为RA红和RA蓝的重合光线，其中RA蓝为入射光IA蓝在A点的1次反射光，RA红为入射光IB红经过B点反射后又经过A点反射形成的2次反射光，两条光线的强度可以用下式表述：
[0018]RA蓝＝IA蓝*rA蓝
[0019]RA红＝IB红*rB红*rA红
[0020]其中r表示反射系数，rA蓝即蓝光在A点的反射率，rB红为红光在B点的反射率，rA红为红光在A点的反射率。
[0021]优选的，在步骤三中采用的3ccd或者3cmos的数字相机进行图像采集，且经过一组棱镜，将入射光线分成了R，G，B三个波段，分别使用3个传感器采集3个波段下光强的信息。
[0022]优选的，通过3ccd相机对红蓝格雷码序列图像的连续采集，在B传感器上可以获得蓝色为1，红色为0的格雷码编码，在R传感器上可以获得红色为1，蓝色为0的格雷码编码，通过一次红蓝格雷码序列的投影，获得2套正反的码字。
[0023]优选的，在步骤九中在处理完所有红蓝格雷码不互补的位置后，获得一副去除反射影响的格雷码图像，结合标定结果重构出连续准确的产品3D点云图像。
[0024]本专利技术的有益技术效果：
[0025]本专利技术提供的一种高精度双波段抗干扰3D结构光重构方法，使用蓝红格雷码进行投影，选用全格雷码方法解码，使用3ccd/cmos数字相机进行图像采集，通过3ccd相机中R图和B图的数据，采用时域编码获得每个位置上红色格雷码的码字和蓝色格雷码的码字，扫描每个位置，通过红蓝格雷码互逆的校验得到1次反射点的位置和非1次反射点的位置，对于非1次反射点上的红蓝格雷码码字，先搜索R图中与该点红色格雷码码字相同的1次反射点，如果有，则该非一次反射点位上选用蓝色格雷码码字，如果没有，则在B图中搜索与该点的
蓝色格雷码码字相同的1次反射点，如果有，则该非1次反射点选用红色格雷码码字，如果没有，则搜索该非1次反射点周边一次反射点的红蓝格雷码码字，根据连续性规则，选择红蓝格雷码中最接近的码字作为最终选择，按照步骤六和步骤七中的方法处理所有非1次反射点，对处理后的格雷码码字，根据系统的标定方法，计算点云数据，因此提高了准确测量和重构。
附图说明
[0026]图1为按照本专利技术的一种高精度双波段抗干扰3D结构光重构方法的一优选实施例的结构光3D成像系统示意图；
[0027]图2为按照本专利技术的一种高精度双波段抗干扰3D结构光重构方法的一优选实施例的蓝光一次反射，红光两次反射示意图；
[0028]图3为按照本专利技术的一种高精度双波段抗干扰3D结构光重构方法的一优选实施例的3cmos本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度双波段抗干扰3D结构光重构方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：选择彩色投影仪，并使红，蓝光的光源波段尽量窄；步骤二：使用蓝红格雷码进行投影，选用全格雷码方法解码；步骤三：使用3ccd/cmos数字相机进行图像采集；步骤四：通过3ccd相机中R图和B图的数据，采用时域编码获得每个位置上红色格雷码的码字和蓝色格雷码的码字；步骤五：扫描每个位置，通过红蓝格雷码互逆的校验得到1次反射点的位置和非1次反射点的位置；步骤六：对于非1次反射点上的红蓝格雷码码字，先搜索R图中与该点红色格雷码码字相同的1次反射点，如果有，则该非一次反射点位上选用蓝色格雷码码字，如果没有，则在B图中搜索与该点的蓝色格雷码码字相同的1次反射点，如果有，则该非1次反射点选用红色格雷码码字；步骤七：如果没有，则搜索该非1次反射点周边一次反射点的红蓝格雷码码字，根据连续性规则，选择红蓝格雷码中最接近的码字作为最终选择；步骤八：按照步骤六和步骤七中的方法处理所有非1次反射点；步骤九：对处理后的格雷码码字，根据系统的标定方法，计算点云数据。2.根据权利要求1所述的一种高精度双波段抗干扰3D结构光重构方法，其特征在于：在步骤一中选用的彩色投影仪采用双波段Red，Blue或者3波段Red，Green，Blue数字投影，如果使用3色数字投影也只是采用2个波段，选用红色和蓝色两个波段，投影条纹使用全格雷码方法2值条纹的2色条纹，格雷码条纹的0码使用蓝色条纹，1码使用红色条纹。3.根据权利要求2所述的一种高精度双波段抗干扰3D结构光重...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏杰，
申请(专利权)人：赛密特思半导体技术苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：