CN102155924B - 基于绝对相位恢复的四步相移方法 - Google Patents

基于绝对相位恢复的四步相移方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102155924B
CN102155924B CN2010105923128A CN201010592312A CN102155924B CN 102155924 B CN102155924 B CN 102155924B CN 2010105923128 A CN2010105923128 A CN 2010105923128A CN 201010592312 A CN201010592312 A CN 201010592312A CN 102155924 B CN102155924 B CN 102155924B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pixel
phase
absolute phase
stripe
coding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010105923128A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102155924A (zh
Inventor
崔海华
戴宁
吴勇辉
廖文和
程筱胜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN2010105923128A priority Critical patent/CN102155924B/zh
Publication of CN102155924A publication Critical patent/CN102155924A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102155924B publication Critical patent/CN102155924B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

一种基于绝对相位恢复的四步相移方法，属三维测量技术领域。由以下步骤组成：计算机生成隐含有绝对相位标识的光栅编码条纹图像；编码条纹图案的投射和被测物体图像的采集；根据调制度信息区分绝对相位标识；在标识区域内外分别使用不同的相位求解方法解相位。本方法相对其他的相位求解方法，相位的求解不需要单独投射附加的绝对相位标识图像，所需图像数量较少；相位求解的方法对绝对相位标识区域边界要求不严格，获取正确的绝对相位稳定性好；隐含的绝对相位标识特征明显，对比度较强，便于提取，而且其形式不受限制，满足不同的应用需求。

Description

基于绝对相位恢复的四步相移方法
所属技术领域
基于绝对相位恢复的四步相移方法，涉及计算机视觉测量领域，属于三维测量方法和仪器技术领域，尤其涉及光学三维测量系统的结构光编码技术和绝对相位获取技术。
背景技术
基于光学的非接触式三维物体形貌测量技术得到了长足的发展，该技术已经广泛应用于产品设计与制造、质量检测与控制、机器人视觉等领域。另外，随着数字投影技术的进步，基于数字投影设备的结构光三维测量技术得到快速的扩展，在整个光学三维测量技术领域中占据越来越重要的地位。该方法：首先利用计算机生成光栅编码条纹图像；再使用数字投影设备投射光栅编码条纹图像；最后采集光栅条纹图像并进行编码求解和三维测量。
基于绝对相位标识进行相位编码方法主要分为两类：
一类方法是在投射图像时增加一幅标识图案，如线条，通过对采集的图像处理获得线条的位置，再根据该位置规定的绝对相位解其它的相位。这种方法比较简单，但增加了投射的成本和图像的数目。
另一类方法是将标识图案直接包含于用于求解相位的某一幅图像中。标识图案可以是十字线（Song Zhang and Shing-Tung Yau. High-resolution, real-time 3D absolute coordinate measurement based on a phase-shifting method，Opt Express 2006）、点等。这些方法都同时遇到两个难题：标识图案的提取和被标识图案覆盖的相位恢复。由于采用的十字线和标识点所含的信息较少，提取时十分困难，采用了对调制度进行伽马映射等方法，增加了处理过程，且易受图像质量的影响。Shaoyan Gai, Feipeng Da提出在正弦编码图案中对一条或多条条纹引入比例因子，采集投射的图像后先去背景，再根据灰度计算该因子的值，并进行二值化（0或1），据此得出被标记过的条纹位置。然而，该方法要求图像质量高，易受噪声的影响。
发明内容
针对现有方法投射图像多、绝对相位位置提取难、对图像质量要求高、易受噪声影响和的缺点，本发明提出了一种包含绝对相位信息更强的结构光形式，只需四幅图像，采用解调制度的方法简单地得到绝对相位图案的位置，对图像质量要求不高，对噪声不敏感，且避免了对被覆盖相位的恢复操作。
一种基于绝对相位恢复的四步相移方法，其特征在于由以下步骤组成：
步骤1、计算机生成光栅编码条纹图像：
通过程序编制生成四幅正弦编码条纹图像，图像的光强分布满足式(1)-(4),
               (1)
Figure 844898DEST_PATH_IMAGE002
                     (2)
Figure DEST_PATH_IMAGE003
                     (3)
  
Figure 663819DEST_PATH_IMAGE004
                     (4)
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 3795DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure DEST_PATH_IMAGE007
、分别为第一、二、三、四幅光栅编码条纹图像中像素坐标为
Figure DEST_PATH_IMAGE009
的光强灰度值, 
Figure 192124DEST_PATH_IMAGE010
为背景光强，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为条纹幅值；绝对相位标识图案设置在第一幅编码条纹图像的任一第
Figure 678600DEST_PATH_IMAGE012
条条纹中；
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为绝对相位标识系数，当且仅当
Figure 891275DEST_PATH_IMAGE014
且
Figure DEST_PATH_IMAGE015
时，
Figure 846724DEST_PATH_IMAGE013
=0，否则，
Figure 983307DEST_PATH_IMAGE013
=1，
Figure 386607DEST_PATH_IMAGE016
表示坐标为
Figure 832501DEST_PATH_IMAGE009
的像素点所在的条纹的序号；为光栅编码条纹图像中坐标为
Figure 524513DEST_PATH_IMAGE009
的像素点的相位值，当编码条纹是水平条纹时，；当编码条纹是竖直条纹时，，
Figure 408079DEST_PATH_IMAGE020
为正弦编码条纹的周期；
步骤2、编码条纹图案的投射和被测物体图像的采集：
调整数字投影设备参数，将步骤1所述四幅正弦编码条纹图像按顺序依次通过数字式投影设备投射到被测物表面，并用数字相机按相应的顺序依次对被测物进行图像采集，获得四幅带有编码条纹的被测物体图像；
步骤3、调制度求解：
对步骤2采集的被测物体的四幅图像，提取四幅图像中同一位置点的像素灰度值
Figure DEST_PATH_IMAGE021
、、
Figure DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 564702DEST_PATH_IMAGE024
，根据公式(5)至(10)分别计算该位置点的像素的调制度
Figure DEST_PATH_IMAGE025
和平均调制度
Figure 292356DEST_PATH_IMAGE026
；
计算每个位置点的像素的调制度值
Figure DEST_PATH_IMAGE027
：
 
Figure 558995DEST_PATH_IMAGE028
          (5)
计算每个位置点的像素的平均调制度值
Figure DEST_PATH_IMAGE029
：
用第2、3、4幅计算
Figure 831845DEST_PATH_IMAGE030
：
Figure DEST_PATH_IMAGE031
   (6)
用第1、3、4幅计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE033
     (7)
用第1、2、4幅计算
Figure 452630DEST_PATH_IMAGE034
：
Figure DEST_PATH_IMAGE035
     (8)
用第1、2、3幅计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE037
     (9)
平均调制度：
Figure 518992DEST_PATH_IMAGE038
                            (10)
步骤4、分别对每个位置点的像素的
Figure 358379DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 240884DEST_PATH_IMAGE026
进行比较：
凡是
Figure 780319DEST_PATH_IMAGE025
和不相等的，则表示该位置点的像素是组成绝对相位图案的像素，满足该条件的像素称为绝对相位位置区域以内的像素；凡是
Figure 98485DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 207517DEST_PATH_IMAGE026
相等的，则表示该位置点的像素不是组成绝对相位图案的像素，满足该条件的像素称为绝对相位位置区域以外的像素；
步骤5、解相位：
对绝对相位位置区域以外的每个像素，采用四步相移算法按公式(11)解相位；对绝对相位位置区域以内的每个像素，采用三步相移算法按公式(12)解相位，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
                         (11)
         
Figure 617770DEST_PATH_IMAGE040
                     (12)
另一种基于绝对相位恢复的四步相移方法，其特征在于由以下步骤组成：
步骤1、计算机生成光栅编码条纹图像：
通过程序编制生成四幅正弦编码条纹图像，图像的光强分布满足式(13)-(16),
Figure DEST_PATH_IMAGE041
                          (13)
Figure 590274DEST_PATH_IMAGE002
                     (14)
Figure 515505DEST_PATH_IMAGE042
               (15)
  
Figure 425299DEST_PATH_IMAGE004
                     (16)
其中，、
Figure 161359DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 573886DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 273989DEST_PATH_IMAGE008
分别为第一、二、三、四幅光栅编码条纹图像中像素坐标为
Figure 143987DEST_PATH_IMAGE009
的光强灰度值, 为背景光强，
Figure 436745DEST_PATH_IMAGE011
为条纹幅值；绝对相位标识图案设置在第三幅编码条纹图像的任一第
Figure 189806DEST_PATH_IMAGE012
条条纹中；
Figure 225896DEST_PATH_IMAGE013
为绝对相位标识系数，当且仅当
Figure 789732DEST_PATH_IMAGE014
且
Figure 862337DEST_PATH_IMAGE015
时，
Figure 966559DEST_PATH_IMAGE013
=0，否则，
Figure 60417DEST_PATH_IMAGE013
=1，
Figure 44423DEST_PATH_IMAGE016
表示坐标为
Figure 590941DEST_PATH_IMAGE009
的像素点所在的条纹的序号；
Figure 764434DEST_PATH_IMAGE017
为光栅编码条纹图像中坐标为
Figure 463531DEST_PATH_IMAGE009
的像素点的相位值，当编码条纹是水平条纹时，
Figure 431487DEST_PATH_IMAGE018
；当编码条纹是竖直条纹时，
Figure 465302DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 98277DEST_PATH_IMAGE020
为正弦编码条纹的周期；
步骤2、编码条纹图案的投射和被测物体图像的采集：
调整数字投影设备参数，将步骤1所述四幅正弦编码条纹图像按顺序依次通过数字式投影设备投射到被测物表面，并用数字相机按相应的顺序依次对被测物进行图像采集，获得四幅带有编码条纹的被测物体图像；
步骤3、调制度求解：
对步骤2采集的被测物体的四幅图像，提取四幅图像中同一位置点的像素灰度值
Figure 166727DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 14508DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 535619DEST_PATH_IMAGE023
、
Figure 785335DEST_PATH_IMAGE024
，根据公式(17)至(22)分别计算生成该位置点的像素的调制度
Figure 957559DEST_PATH_IMAGE025
和平均调制度
Figure 205001DEST_PATH_IMAGE026
；
计算每个位置点的像素的调制度值：
Figure DEST_PATH_IMAGE043
                (17)
计算每个位置点的像素的平均调制度值
Figure 955230DEST_PATH_IMAGE029
：
用第2、3、4幅计算
Figure 795011DEST_PATH_IMAGE030
：
Figure 462621DEST_PATH_IMAGE031
          (18)
用第1、3、4幅计算
Figure 692745DEST_PATH_IMAGE032
：
Figure 549843DEST_PATH_IMAGE033
           (19)
用第1、2、4幅计算
Figure 929615DEST_PATH_IMAGE034
：          (20)
用第1、2、3幅计算：
Figure 146336DEST_PATH_IMAGE037
           (21)
平均调制度：
Figure 632812DEST_PATH_IMAGE038
                                 (22)
步骤4、分别对每个位置点的像素的
Figure 409269DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 613986DEST_PATH_IMAGE026
进行比较：
凡是
Figure 547307DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 403136DEST_PATH_IMAGE026
不相等的，则表示该位置点的像素是组成绝对相位图案的像素，满足该条件的像素称为绝对相位位置区域以内的像素；凡是
Figure 599762DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 88512DEST_PATH_IMAGE026
相等的，则表示该位置点的像素不是组成绝对相位图案的像素，满足该条件的像素称为绝对相位位置区域以外的像素；
步骤5、解相位：
对绝对相位位置区域以外的每个像素，采用四步相移算法按公式(23)解相位；对绝对相位位置区域以内的每个像素，采用三步相移算法按公式(24)解相位，
Figure 776589DEST_PATH_IMAGE039
                         (23)
         
Figure DEST_PATH_IMAGE045
                     (24)
本发明相比于现有的绝对相位提取方法方法具有以下优点：
(1)将绝对相位包含到用于相位求解图像中，不需附加投射单独的标识条纹，只需要四幅图像就能求得绝对相位标识图案的位置，且进行相位求解，减少了投射图像的数目；
（2）绝度相位标识图案位置的设计，使得两种调制度在该位置具有明显的对比度，因此在确定绝对相位标识图案在数字相机采集的图像中的位置时，即使受到噪声的干扰，仍然能得到准确的结果，说明本方法的适用性好；
(3)绝对相位标识图案形式多样，能满足不同的需求，灵活性好；
 (5)处理方法简单，仅需根据调制度即能实现绝对相位标识图案的位置确定。
附图说明
图1本发明的包含绝对相位信息的编码条纹，灰度图表示；
图2 本发明编码条纹对应的灰度值；
图3 本发明方法在绝对相位内的调制度；
图4 两种调制度的差值；
图5 实验中由四幅图求得的调制度与平均调制度；
图6 绝对相位的位置。
具体实施方案
方案1、
1、一种基于绝对相位恢复的四步相移方法，其特征在于由以下步骤组成：
步骤1、计算机生成光栅编码条纹图像：
通过程序编制生成四幅正弦编码条纹图像，图像的光强分布满足式(1)-(4),
               (1)
Figure 588873DEST_PATH_IMAGE002
                     (2)
Figure 768182DEST_PATH_IMAGE003
                     (3)
                       (4)
其中，
Figure 375192DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 913621DEST_PATH_IMAGE006
、、
Figure 908307DEST_PATH_IMAGE008
分别为第一、二、三、四幅光栅编码条纹图像中像素坐标为
Figure 343968DEST_PATH_IMAGE009
的光强灰度值, 为背景光强，
Figure 751739DEST_PATH_IMAGE011
为条纹幅值；绝对相位标识图案设置在第一幅编码条纹图像的任一第
Figure 571928DEST_PATH_IMAGE012
条条纹中；为绝对相位标识系数，当且仅当
Figure 788331DEST_PATH_IMAGE014
且
Figure 163949DEST_PATH_IMAGE015
时，
Figure 538561DEST_PATH_IMAGE013
=0，否则，=1，
Figure 796684DEST_PATH_IMAGE016
是坐标为的像素点所在的条纹的序号；
Figure 133173DEST_PATH_IMAGE017
为光栅编码条纹图像中坐标为
Figure 397932DEST_PATH_IMAGE009
的像素点的相位值，取竖直条纹， 
Figure 367769DEST_PATH_IMAGE020
为正弦编码条纹的周期。依照本方案设计的含绝对相位标识图案的光栅编码条纹如图1，靠近图像中心的细长亮条纹为绝对相位标识图案，图2为图1对应的灰度值曲线；
步骤2、编码条纹图案的投射和被测物体图像的采集：
调整数字投影设备参数，将步骤1所述四幅正弦编码条纹图像按顺序依次通过数字式投影设备投射到被测物表面，并用数字相机按相应的顺序依次对被测物进行图像采集，获得四幅带有编码条纹的被测物体图像；
步骤3、调制度求解：
对步骤2采集的被测物体的四幅图像，提取四幅图像中同一位置点的像素灰度值
Figure 514716DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 480398DEST_PATH_IMAGE022
、、
Figure 304184DEST_PATH_IMAGE024
，根据公式(5)至(10)分别计算生成该位置点的像素的调制度和平均调制度
Figure 396216DEST_PATH_IMAGE026
；
计算每个位置点的像素的调制度值
Figure 369988DEST_PATH_IMAGE027
：
 
Figure 996142DEST_PATH_IMAGE028
          (5)
计算每个位置点像素的平均调制度值
Figure 304632DEST_PATH_IMAGE029
：
用第2、3、4幅计算：
Figure 768291DEST_PATH_IMAGE031
   (6)
用第1、3、4幅计算
Figure 250832DEST_PATH_IMAGE032
：
Figure 797351DEST_PATH_IMAGE033
     (7)
用第1、2、4幅计算：     (8)
用第1、2、3幅计算
Figure 496951DEST_PATH_IMAGE036
：
Figure 530766DEST_PATH_IMAGE037
     (9)
平均调制度：
Figure 429321DEST_PATH_IMAGE038
                            (10)
将调制度值
Figure 497771DEST_PATH_IMAGE025
和平均调制度值
Figure DEST_PATH_IMAGE047
转化成图像的形式，得到调制度图像和平均调制度图像如5所示；
步骤4、分别对每个位置点的像素的
Figure 259797DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 577646DEST_PATH_IMAGE026
进行比较：
凡是
Figure 279891DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 202848DEST_PATH_IMAGE026
不相等的，则表示该位置点的像素是组成绝对相位图案的像素，满足该条件的像素称为绝对相位位置区域以内的像素；凡是
Figure 201022DEST_PATH_IMAGE025
和
Figure 6167DEST_PATH_IMAGE026
相等的，则表示该位置点的像素不是组成绝对相位图案的像素，满足该条件的像素称为绝对相位位置区域以外的像素；
理论上，由计算公式（5）至（10），对不是组成绝对相位标识图案的像素，有
Figure DEST_PATH_IMAGE049
对组成绝对相位标识图案的像素，有
Figure 961671DEST_PATH_IMAGE050
                                        (a)
Figure 127817DEST_PATH_IMAGE052
 (b)
公式（a）、（b）的曲线图如图3所示，图4是两者的差值，图3和图4说明，在一个周期（
Figure DEST_PATH_IMAGE053
）内的绝大区域（
Figure 810471DEST_PATH_IMAGE054
），
Figure DEST_PATH_IMAGE055
。所以，对数字相机采集的图像进行上述操作时，根据，就能得出数字相机采集的图像上绝对相位标识图案的位置。
步骤5、解相位：
对绝对相位位置区域以外的每个像素，采用四步相移算法按公式(11)解相位；对绝对相位位置区域以内的每个像素，采用三步相移算法按公式(12)解相位，
Figure 987953DEST_PATH_IMAGE039
                         (11)
         
Figure 639515DEST_PATH_IMAGE040
                     (12)
实验效果如图5 和图6 所示。图5是实验中对数字相机采集的被测物体的图像计算得到的调制度图像，图6是两种调制度的差值，光亮带即是数字相机采集的图像中绝对相位图案的位置，周围存在的噪声点可用二值化方法去掉。由图5和图6看出，实验效果很好。
方案2、
步骤1、除计算机生成的四幅图像的灰度值满足式(13)-(16)
Figure DEST_PATH_IMAGE057
                 (13)
Figure 543886DEST_PATH_IMAGE002
              (14)
Figure 876778DEST_PATH_IMAGE042
             (15)
  
Figure 691150DEST_PATH_IMAGE004
             (16)
外，其余与方案一中相同；
步骤2、步骤3、步骤4同方案一中相应步骤相同；
步骤5、解相位：
对绝对相位位置区域以外的每个像素，采用四步相移算法按公式(23)解相位；对绝对相位位置区域以内的每个像素，采用三步相移算法按公式(24)解相位，
Figure 222536DEST_PATH_IMAGE039
                         (23)
         
Figure 427252DEST_PATH_IMAGE045
                     (24)

Claims (2)

1.一种基于绝对相位恢复的四步相移方法，其特征在于由以下步骤组成：
步骤1、计算机生成光栅编码条纹图像：
通过程序编制生成四幅正弦编码条纹图像，图像的光强分布满足式(1)-(4)，
I1(x，y)＝I′(x，y)+αI′+(1-α)I″(x，y)cos[θ(x，y)+0*π/2]        (1)
I2(x，y)＝I′(x，y)+I″(x，y)cos[θ(x，y)+1*π/2]                    (2)
I3(x，y)＝I′(x，y)+I″(x，y)cos[θ(x，y)+2*π/2]                    (3)
I4(x，y)＝I′(x，y)+I″(x，y)cos[θ(x，y)+3*π/2]                    (4)
其中，I1(x，y)、I2(x，y)、I3(x，y)、I4(x，y)分别为第一、二、三、四幅光栅编码条纹图像中像素坐标为(x，y)的光强灰度值，I′(x，y)为背景光强，I″(x，y)为条纹幅值；绝对相位标识图案设置在第一幅编码条纹图像的任一第k0条条纹中；α为绝对相位标识系数，当且仅当cosθ(x，y)＝-1且k(x，y)＝k0时，α＝0，否则，α＝1，k(x，y)表示坐标为(x，y)的像素点所在的条纹的序号；θ(x，y)为光栅编码条纹图像中坐标为(x，y)的像素点的相位值，当编码条纹是水平条纹时，θ(x，y)＝(y*2π)/T；当编码条纹是竖直条纹时，θ(x，y)＝(x*2π)/T，T为正弦编码条纹的周期；
步骤2、编码条纹图案的投射和被测物体图像的采集：
调整数字投影设备参数，将步骤1所述四幅正弦编码条纹图像按顺序依次通过数字式投影设备投射到被测物表面，并用数字相机按相应的顺序依次对被测物进行图像采集，获得四幅带有编码条纹的被测物体图像；
步骤3、调制度求解：
对步骤2采集的被测物体的四幅图像，提取四幅图像中同一位置点的像素灰度值I1、I2、I3、I4，根据公式(5)至(10)分别计算该位置点的像素的调制度r和 平均调制度r′；
计算每个位置点的像素的调制度值 
Figure FDA0000124104260000021
计算每个位置点的像素的平均调制度值 
Figure FDA0000124104260000023
用第2、3、4幅计算r1：
Figure FDA0000124104260000024
用第1、3、4幅计算r2：
Figure FDA0000124104260000025
用第1、2、4幅计算r3：
Figure FDA0000124104260000026
用第1、2、3幅计算r4：
Figure FDA0000124104260000027
平均调制度：
Figure FDA0000124104260000028
步骤4、分别对每个位置点的像素的r和r′进行比较：
凡是r和r′不相等的，则表示该位置点的像素是组成绝对相位图案的像素，满足该条件的像素称为绝对相位位置区域以内的像素；凡是r和r′相等的，则表示该位置点的像素不是组成绝对相位图案的像素，满足该条件的像素称为绝对相位位置区域以外的像素；
步骤5、解相位：
对绝对相位位置区域以外的每个像素，采用四步相移算法按公式(11)解相位；对绝对相位位置区域以内的每个像素，采用三步相移算法按公式(12)解相位，
Figure FDA0000124104260000031
。
2.一种基于绝对相位恢复的四步相移方法，其特征在于由以下步骤组成：
步骤1、计算机生成光栅编码条纹图像：
通过程序编制生成四幅正弦编码条纹图像，图像的光强分布满足式(13)-(16)，
I1(x，y)＝I′(x，y)+I″(x，y)cos[θ(x，y)+0*π/2]                (13)
I2(x，y)＝I′(x，y)+I″(x，y)cos[θ(x，y)+1*π/2]                (14)
I3(x，y)＝I′(x，y)+αI′+(1-α)I″(x，y)cos[θ(x，y)+2*π/2]    (15)
I4(x，y)＝I′(x，y)+I″(x，y)cos[θ(x，y)+3*π/2]                (16)
其中，I1(x，y)、I2(x，y)、I3(x，y)、I4(x，y)分别为第一、二、三、四幅光栅编码条纹图像中像素坐标为(x，y)的光强灰度值，I′(x，y)为背景光强，I″(x，y)为条纹幅值；绝对相位标识图案设置在第三幅编码条纹图像的任一第k0条条纹中；α为绝对相位标识系数，当且仅当cosθ(x，y)＝-1且k(x，y)＝k0时，α＝0，否则，α＝1，k(x，y)表示坐标为(x，y)的像素点所在的条纹的序号；θ(x，y)为光栅编码条纹图像中坐标为(x，y)的像素点的相位值，当编码条纹是水平条纹时，θ(x，y)＝(y*2π)/T；当编码条纹是竖直条纹时，θ(x，y)＝(x*2π)/T，T为正弦编码条纹的周期；
步骤2、编码条纹图案的投射和被测物体图像的采集：
调整数字投影设备参数，将步骤1所述四幅正弦编码条纹图像按顺序依次通过数字式投影设备投射到被测物表面，并用数字相机按相应的顺序依次对被测物进行图像采集，获得四幅带有编码条纹的被测物体图像；
步骤3、调制度求解：
对步骤2采集的被测物体的四幅图像，提取四幅图像中同一位置点的像素灰 度值I1、I2、I3、I4，根据公式(17)至(22)分别计算生成该位置点的像素的调制度r和平均调制度r′；
计算每个位置点的像素的调制度值 
Figure FDA0000124104260000041
Figure FDA0000124104260000042
计算每个位置点的像素的平均调制度值 
Figure FDA0000124104260000043
用第2、3、4幅计算r1：
Figure FDA0000124104260000044
用第1、3、4幅计算r2：
Figure FDA0000124104260000045
用第1、2、4幅计算r3：
Figure FDA0000124104260000046
用第1、2、3幅计算r4：
平均调制度：
Figure FDA0000124104260000048
步骤4、分别对每个位置点的像素的r和r′进行比较：
凡是r和r′不相等的，则表示该位置点的像素是组成绝对相位图案的像素，满足该条件的像素称为绝对相位位置区域以内的像素；凡是r和r′相等的，则表示该位置点的像素不是组成绝对相位图案的像素，满足该条件的像素称为绝对相位位置区域以外的像素；
步骤5、解相位：
对绝对相位位置区域以外的每个像素，采用四步相移算法按公式(23)解相位；对绝对相位位置区域以内的每个像素，采用三步相移算法按公式(24)解相位，
Figure FDA0000124104260000049
Figure FDA0000124104260000051
。
CN2010105923128A 2010-12-17 2010-12-17 基于绝对相位恢复的四步相移方法 Expired - Fee Related CN102155924B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105923128A CN102155924B (zh) 2010-12-17 2010-12-17 基于绝对相位恢复的四步相移方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105923128A CN102155924B (zh) 2010-12-17 2010-12-17 基于绝对相位恢复的四步相移方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102155924A CN102155924A (zh) 2011-08-17
CN102155924B true CN102155924B (zh) 2012-07-04

Family

ID=44437507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010105923128A Expired - Fee Related CN102155924B (zh) 2010-12-17 2010-12-17 基于绝对相位恢复的四步相移方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102155924B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110132430A (zh) * 2019-03-29 2019-08-16 黑龙江科技大学 相移法两级编码高精度绝对相位获取方法

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102506760A (zh) * 2011-11-18 2012-06-20 东南大学 一种物体表面轮廓测量中的相位补偿方法
CN102589478B (zh) * 2012-02-29 2014-05-21 天津工业大学 一种应用于多频率三维测量的全局相位解相方法
CN103385709B (zh) * 2012-05-10 2015-08-05 赵平 一种用于面部的投影栅测量与图像处理装置
CN103385710B (zh) * 2012-05-10 2015-08-05 赵平 一种用于乳房的投影栅测量与图像处理装置
CN103047944B (zh) * 2013-01-22 2014-04-02 廖怀宝 三维物体测量方法及其测量装置
CN103791856B (zh) * 2014-01-21 2017-01-04 南京理工大学 基于四幅结构光图像的相位求解与去包裹方法
CN105066906B (zh) * 2015-07-24 2018-06-12 南京理工大学 一种快速高动态范围三维测量方法
CN106441161B (zh) * 2016-11-01 2018-12-11 哈尔滨工程大学 一种基于周期编码的快速相位解缠方法
CN110274907B (zh) * 2018-03-15 2021-10-15 广西师范大学 基于扇形条纹的镜平面缺陷检测系统及方法
CN108613637B (zh) * 2018-04-13 2020-04-07 深度创新科技（深圳）有限公司 一种基于参考图像的结构光系统解相方法及系统
CN110672036B (zh) * 2018-07-03 2021-09-28 杭州海康机器人技术有限公司 确定投影区域的方法及装置
CN109187583B (zh) * 2018-07-28 2020-05-22 西安交通大学 一种汽车车身缺陷增强方法及装置
CN109253708B (zh) 2018-09-29 2020-09-11 南京理工大学 一种基于深度学习的条纹投影时间相位展开方法
CN110132431B (zh) * 2019-03-29 2020-12-25 黑龙江科技大学 一种图像灰度区间扩展的多频外差光栅绝对相位计算方法
CN110174079B (zh) * 2019-06-04 2020-11-06 重庆大学 一种基于四步相移编码型面结构光的三维重建方法
CN110645919B (zh) * 2019-08-23 2021-04-20 安徽农业大学 一种基于空域二值编码的结构光三维测量方法
CN111174730B (zh) * 2020-01-07 2021-07-16 南昌航空大学 一种基于相位编码的快速相位解包裹方法
CN112184788B (zh) * 2020-09-16 2023-11-07 西安邮电大学 一种四步相移的主值相位提取方法
CN112595261A (zh) * 2020-12-01 2021-04-02 哈尔滨石油学院 一种基于结构光的锈斑检测系统
CN114543704B (zh) * 2021-12-29 2023-05-26 西安邮电大学 一种端到端的绝对相位解析方法
CN114739322B (zh) * 2022-06-09 2022-09-16 广东工业大学 一种三维测量方法、设备和存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1108868A (zh) * 1993-04-30 1995-09-20 株式会社东芝 π/4移位差分编码四相移相键控调制器
CN1851522A (zh) * 2006-05-26 2006-10-25 清华大学 激光扫描共聚焦显微镜扫描畸变现象的全场校正方法
CN2856928Y (zh) * 2005-12-29 2007-01-10 清华紫光股份有限公司 一种采用双波长结构光测量物体轮廓的装置
CN101089547A (zh) * 2007-07-11 2007-12-19 华中科技大学 一种基于彩色结构光的二维三频解相测量方法
CN101109616A (zh) * 2007-08-02 2008-01-23 华中科技大学 一种三频外差相移解相方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1108868A (zh) * 1993-04-30 1995-09-20 株式会社东芝 π/4移位差分编码四相移相键控调制器
CN2856928Y (zh) * 2005-12-29 2007-01-10 清华紫光股份有限公司 一种采用双波长结构光测量物体轮廓的装置
CN1851522A (zh) * 2006-05-26 2006-10-25 清华大学 激光扫描共聚焦显微镜扫描畸变现象的全场校正方法
CN101089547A (zh) * 2007-07-11 2007-12-19 华中科技大学 一种基于彩色结构光的二维三频解相测量方法
CN101109616A (zh) * 2007-08-02 2008-01-23 华中科技大学 一种三频外差相移解相方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110132430A (zh) * 2019-03-29 2019-08-16 黑龙江科技大学 相移法两级编码高精度绝对相位获取方法
CN110132430B (zh) * 2019-03-29 2021-02-23 黑龙江科技大学 相移法两级编码高精度绝对相位获取方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102155924A (zh) 2011-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102155924B (zh) 基于绝对相位恢复的四步相移方法
CN110569704B (zh) 一种基于立体视觉的多策略自适应车道线检测方法
CN108921176B (zh) 一种基于机器视觉的指针式仪表定位与识别方法
CN105334219B (zh) 一种残差分析动态阈值分割的瓶口缺陷检测方法
CN108592823B (zh) 一种基于双目视觉彩色条纹编码的解码方法
CN106875444B (zh) 一种目标物定位方法及装置
CN108592822B (zh) 一种基于双目相机及结构光编解码的测量系统及方法
US10739131B2 (en) Three-dimensional scanning device using structured light
CN101975558B (zh) 基于彩色光栅投影的快速三维测量方法
CN109816673B (zh) 一种非极大值抑制、动态阈值计算及图像边缘检测方法
CN104408460B (zh) 一种车道线检测及跟踪检测方法
CN107169475B (zh) 一种基于kinect相机的人脸三维点云优化处理方法
CN105354815B (zh) 一种基于平板类微小型零件的精确识别定位方法
CN107735812A (zh) 视差图像生成设备、视差图像生成方法、视差图像生成程序、对象识别设备以及装置控制系统
CN108109201B (zh) 复杂颜色表面物体的三维重建方法和系统
CN110349207A (zh) 一种复杂环境下的视觉定位方法
CN104680496A (zh) 一种基于彩色图像分割的Kinect深度图修复方法
CN109974625B (zh) 一种基于色相优化灰度的彩色物体结构光三维测量方法
JP2013543121A (ja) タイヤのトレッドデザインを形成する基本的パターンを識別すると共に規定する方法
CN103996198A (zh) 复杂自然环境下感兴趣区域的检测方法
Petković et al. Single-shot dense 3D reconstruction using self-equalizing De Bruijn sequence
CN111640158A (zh) 基于对应掩模的端到端的摄像头与激光雷达外参标定方法
CN104408772A (zh) 一种基于网格投影的自由曲面三维重建方法
CN105865329A (zh) 基于视觉的成捆圆钢端面中心坐标的获取系统和方法
CN110751680A (zh) 一种具有快速对齐算法的图像处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120704

Termination date: 20211217