【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及非接触式三维测量，具体涉及基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法及系统。
技术介绍
1、结构光测量技术的原理是当投影仪向被测物体投射编码的结构光时，结构光会在其表面形成一系列条纹或点阵等几何结构，相机通过捕捉这些几何结构，进而生成一张包含高度信息的编码图像，通过对其解码可以获得被测物体的三维信息。主动式测量技术包括光栅投影法、莫尔条纹法、飞行时间法和激光三角扫描法等。其中，光栅投影法相对于其他三维测量技术有着许多优点。首先，由于该技术是非接触式的，因此可以避免对被测物体造成任何损伤，也不会对测量结果产生任何干扰；其次，光栅投影三维测量技术具有较高的分辨率和精度，可以测量微小的表面形貌变化，并能够提供精确的三维形貌信息；此外，该技术操作简单、快速，可以在较短的时间内完成测量，适用于大批量的生产过程中的质量控制。光栅投影三维测量技术应用广泛，在工业制造上，该技术可以用于测量零件的表面形貌，以确保产品质量和一致性。在航空航天领域，光栅投影三维测量技术可以用来检测飞机表面的损伤和变形情况，以及飞机部件的几何形状和尺寸。在医学成像领域，该技术可以用于测量人体器官的形态和位置等信息，有助于医学诊断和治疗。总的来说，光栅投影三维测量技术在各个领域都有广泛的应用前景，在提高生产效率、优化产品质量、保障安全可靠性等方面发挥重要的作用。
2、公布号为cn112880590a的现有专利技术专利申请文献《一种基于倾斜聚焦和旋转扫描的调制轮廓测量系统及方法》，该现有系统通过将光栅倾斜光轴放置，使得其清晰像面在测量空间内为倾
3、公布号为cn106840029a的现有专利技术专利申请文献《一种高反光物体表面轮廓测量装置及方法》，该现有方法包括：利用线激光发射器发射线型激光，并使得所述线型激光以第一入射角入射至所述高反光物体的表面；利用反射投影幕接收由所述高反光物体的表面反射的所述线型激光，以在所述反射投影幕形成一与所述高反光物体的轮廓相关的第一图案；利用线扫描相机拍摄所述反射投影幕处的所述第一图案；基于所述第一图案获取所述高反光物体的实际轮廓。由该现有技术的具体实施内容可知，该现有方法依赖于线型激光以第一入射角入射至高反光物体表面，这会导致对物体表面的某些部分难以获得清晰的反射信号，特别是在复杂几何形状的物体上。
4、现有技术中的投影栅相位法原理是将计算机计算出的光栅条纹通过投影仪投影在被测物体的表面，然后通过ccd相机获取表面被调制发生形变的光栅图像，通过图像处理等方法解出被测物体三维信息。但对于具有强反射表面的物体时，物体表面强反射性质会导致在图像采集时出现图像局部过明或过暗的情况，这样会使图像本身的像素点不能被真实的反应出来，引起信息失真，对于物体的测量产生很大的误差。
5、传统的多曝光融合技术应用在结构光重建技术中，用来解决上述反光问题，其获取多次曝光图像后，分别选择同一位置像素值灰度最高但是不发生饱和的点参与重建。结构光技术结合多次曝光的方法虽然取得了较好的测量效果，但经过融合之后原本过曝区域的附近会出现新的高光区域，且对于过暗的区域没有明显的改变，存在较大的高光和过暗的区域，导致测量精度下降。
6、综上，现有技术存在系统复杂度及制造维护成本较高、由于物体局部高光而导致的点云缺失，以及复杂几何形状物体反射信号不清晰的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中系统复杂度及制造维护成本较高、由于物体局部高光而导致的点云缺失，以及复杂几何形状物体反射信号不清晰的技术问题。
2、本专利技术是采用以下技术方案解决上述技术问题的：基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法包括：
3、s1、在白光投射下，按照预置曝光时长，获取差异曝光时长图像，利用差异曝光时长图像制作掩模图像，得到掩模序列m；
4、s2、利用掩模图像，在光栅投射条件下，获取预置曝光时长的光栅条纹图像，据以获取光栅条纹图像序列，利用眼膜图像与光栅条纹图像序列相乘，并进行线性变换操作，得到线性变换序列及融合图像；
5、s3、将对线性变换序列，进行序列叠加操作、归一化处理，以得到归一化数据，利用伽马函数对归一化数据进行暗部处理、灰度值还原，得到三维重建条纹图像；
6、s4、对三维重建条纹图像，进行相位解算、参数标定操作，以得到目标物三维点云。
7、本专利技术对传统的多曝光融合技术进行改进，将线性函数和非线性函数相结合，进行多曝光融合，本专利技术克服了因物体局部高光而导致的点云缺失，实现了强反射金属表面较为完整的三维轮廓检测。
8、在更具体的技术方案中，步骤s1包括：
9、s11、选择n个不同的预置曝光时长；
10、s12、利用投影仪按照曝光时长、从预置投射顺序，向被测物体投射白光；
11、s13、采集获取的差异曝光时长图像，将差异曝光时长图像保存为序列i；
12、s14、对序列i进行高斯滤波减少噪声干扰，得到掩膜制作数据，据以制作掩膜图像，得到掩模序列m，其中，利用下述逻辑，定义掩模序列m：
13、
14、式中，ii(m,n)表示i中第i幅图像在坐标(m,n)的像素灰度值，n为曝光次数。
15、本专利技术选择n个不同的曝光时间，投影仪按照曝光时间从长到短的顺序向被测物体投射白光，将相机获取的图像依次存入序列i中，然后将序列i中的图像进行高斯滤波减少噪声干扰。
16、在更具体的技术方案中，步骤s2包括：
17、s21、按照预置曝光时长，按照预设相移，分别采集不少于2张的光栅条纹图像；
18、s22、用掩模序列m中的掩模图像，与光栅条纹图像序列js中的光栅条纹图像依次相乘，得到相乘序列gs；
19、s23、对相乘序列gs中的每一张图片进行线性变换操作，得到线性变换序列fs以及融合图像，对线性变换序列fs中的图像，进行亮度降低、对比度降低操作使图像整体变暗，以处理得到融合图像。
20、在更具体的技术方案中，步骤s22中，利用下述逻辑，处理得到相乘序列gs：
21、
22、式中，为m序列中第i幅掩模图像与js序列中第i幅条纹图像相乘之后在(m,n)处的灰度值。
23、在更具体的技术方案中，步骤s23中，利用下述逻辑，对相乘序列gs中的每张图片进行线性变换操作，得到线性变换序列fs：
24、
25、式中，为序列fs中第i幅图像在(m,n)处的灰度值，图像对比度调整参数为α本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
3.根据权利要求1所述的基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
4.根据权利要求3所述的基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤S22中，利用下述逻辑，处理得到所述相乘序列GS：
5.根据权利要求3所述的基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤S23中，利用下述逻辑，对所述相乘序列GS中的每张图片进行所述线性变换操作，得到所述线性变换序列FS：
6.根据权利要求1所述的基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
7.根据权利要求6所述的基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤S31中，利用下述逻辑，计算所述融合图像T的点(m,n)的灰度值T(m,n)：
8.根据权利要求6所
9.根据权利要求6所述的基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤S33中，对所述灰度归一化图像K进行伽马变换，将图像灰度值还原：
10.基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量系统，其特征在于，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤s1包括：
3.根据权利要求1所述的基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
4.根据权利要求3所述的基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤s22中，利用下述逻辑，处理得到所述相乘序列gs：
5.根据权利要求3所述的基于改进的多曝光图像融合的结构光三维测量方法，其特征在于，所述步骤s23中，利用下述逻辑，对所述相乘序列gs中的每张图片进行所述线性变换操作，得到所述线性变换序列fs：
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁斌，刘厚德，陆宗胜，朱晓俊，兰斌，梁论飞，
申请(专利权)人：江淮前沿技术协同创新中心，
类型：发明
国别省市：
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