CN108955574B - 一种三维测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种三维测量方法及系统，基于彩色阶梯相位编码条纹辅助彩色梯形相移条纹解码的原理，利用三角原理可实现两幅彩色图案完成三维测量，有效地减少了投射图案的数量，减少了计算量，处理速度得以加快，而且对相机噪声、环境光不敏感，抗干扰能力强，提高了测量精度。

Description

一种三维测量方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及三维光学测量技术领域，尤其涉及一种三维测量方法及系统。

背景技术

结构光测量技术具有非接触、全场无损耗测量、高精度、速度快等优点,已在工业检测、机器视觉、文物数字化、医学等领域得到大量运用。在现有的结构光测量系统中，由一个相机和一个投影仪组成的结构光三维测量系统，因具有结构简单、点云重建效率高等优点而被广泛使用。典型的单相机结构光三维测量系统在测量过程中由投影装置把编码条纹图案投影到被测物体表面,同时使用相机拍摄经被测物体高度调制而发生变形的光栅图像,然后通过对变形的条纹图像进行处理,计算出代表物体高度的相位信息,最后根据相位信息和已标定出的系统参数，利用三角原理获得被测物体的三维信息。

彩色成像和投影系统的出现，为并行多颜色通道三维成像系统提供了新的研究方向，一幅彩色图像包含红、绿、蓝三个颜色通道，可以作为编码条纹图的载体，彩色编码图案可比灰度编码图案包含更多的信息，因此基于彩色条纹编码结构光的三维测量可以减少对被测物体投射图案的幅数，理论上提高了编码结构光三维测量的速度。

目前，现有技术中基于灰度时间编码的结构光三维测量方法存在投影幅数多，测量速度慢等缺点，而投影幅数少的彩色编码测量方法中，基于彩色梯形相移加格雷码或者正弦相移加格雷码的方法在需要高的空间分辨率时，条纹数增多，同样基色的彩色格雷码图案幅数也随着增加，且格雷码对应条纹级次判决变得困难，解码时较易出现周期错位等问题，导致测量精度降低。

发明内容

本发明提供一种三维测量方法及系统，以解决现有技术的不足，实现快速且抗干扰能力强的三维测量。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种三维测量方法，该方法包括：

利用图像的RGB三个颜色通道，分别对每个通道进行灰度级的编码，以生成彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案；

向参考平面依次投影所述彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案，得到第一组投影图案，所述第一组投影图案包括参考平面上未经被测物体高度调制变形的彩色梯形相移条纹投影图案和彩色阶梯相位编码条纹投影图案；

向被测物体依次投影所述彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案，得到第二组投影图案，所述第二组投影图案包括经被测物体高度调制变形的彩色梯形相移条纹投影图案和彩色阶梯相位编码条纹投影图案；

采集所述第一组投影图案和第二组投影图案；

根据如下公式分别计算两组投影图案中彩色梯形相移条纹投影图案的强度比r_N(x,y)：

其中，I_i(x,y)是RGB三个通道信号的强度中值；

对每一个周期进行去三角，获取单周期绝对强度比，并由所述单周期绝对强度比进一步得到总体相对强度比；

通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位条纹投影图案的分段阶梯相位，并量化求解对应的连续的条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比；

根据如下公式计算被测物体的连续相位差

其中，α为由参考平面上未经被测物体调制变形的投影图案求解出的绝对强度比，β为由经被测物体调制变形的投影图案求解出的绝对强度比；

根据如下公式求解所述被测物体表面每一点的高度信息：

其中，L为相机光心与参考平面的垂直距离，D₀为相机光心与投影仪光心的距离，T为一周期强度比对应的距离。

进一步地，上述方法中，所述通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位条纹投影图案的分段阶梯相位，并量化求解对应的连续条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比的步骤包括：

通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位条纹投影图案的分段阶梯相位；

量化求解对应的条纹级次k₀，并寻找记录跳变点J，得到连续的条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比。

第二方面，本发明实施例提供了一种三维测量系统，该系统包括：

图案生成模块，用于利用图像的RGB三个颜色通道，分别对每个通道进行灰度级的编码，以生成彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案；

第一投影模块，用于向参考平面依次投影所述彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案，得到第一组投影图案，所述第一组投影图案包括参考平面上未经被测物体高度调制变形的彩色梯形相移条纹投影图案和彩色阶梯相位编码条纹投影图案；

第二投影模块，用于向被测物体依次投影所述彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案，得到第二组投影图案，所述第二组投影图案包括经被测物体高度调制变形的彩色梯形相移条纹投影图案和彩色阶梯相位编码条纹投影图案；

图案采集模块，用于采集所述第一组投影图案和第二组投影图案；

第一计算模块，用于根据如下公式分别计算两组投影图案中彩色梯形相移条纹投影图案的强度比r_N(x,y)：

其中，I_i(x，y)是RGB三个通道信号的强度中值；

数据处理模块，用于对每一个周期进行去三角，获取单周期绝对强度比，并由所述单周期绝对强度比进一步得到总体相对强度比；

第二计算模块，用于通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位条纹投影图案的分段阶梯相位，并量化求解对应的连续的条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比；

第三计算模块，用于根据如下公式计算被测物体的连续相位差

其中，α为由参考平面上未经被测物体调制变形的投影图案求解出的绝对强度比，β为由经被测物体调制变形的投影图案求解出的绝对强度比；

第四计算模块，用于根据如下公式求解所述被测物体表面每一点的高度信息：

其中，L为相机光心与参考平面的垂直距离，D₀为相机光心与投影仪光心的距离，T为一周期强度比对应的距离。

进一步地，上述系统中，所述第二计算模块具体用于：

通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位条纹投影图案的分段阶梯相位；

量化求解对应的条纹级次k₀，并寻找记录跳变点J，得到连续的条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比。

本发明实施例所提供的一种三维测量方法及系统，通过融合彩色梯形相移法和彩色分段阶梯相位编码，利用三角原理可实现两幅彩色图案完成三维测量，有效地减少了投射图案的数量，减少了计算量，处理速度得以加快，而且对相机噪声、环境光不敏感，抗干扰能力强，提高了测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种三维测量方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一提供的单周期梯形图；

图3是本发明实施例一提供的多周期彩色梯形相移图；

图4是本发明实施例一提供的R通道的阶梯相位图；

图5是本发明实施例一提供的G通道的阶梯相位图；

图6是本发明实施例一提供的B通道的阶梯相位图；

图7是本发明实施例一提供的RGB三者合成的彩色阶梯相位条纹图；

图8是本发明实施例一提供的强度比图；

图9是本发明实施例一提供的包裹强度比图；

图10是本发明实施例一提供的分段阶梯条纹级次图；

图11是本发明实施例一提供的连续阶梯条纹级次图；

图12是本发明实施例一提供的梯形相移条纹周期级次与连续阶梯条纹级次一一对应图；

图13是本发明实施例一提供的绝对强度比图；

图14是本发明实施例一提供的三角法求解被测物体表面每一点高度信息的示意图；

图15是本发明实施例二提供的一种三维测量系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

请参阅附图1，为本发明实施例一提供的一种三维测量方法的流程示意图，该方法适合于运动速度较慢的动态三维测量场景，该方法由三维测量系统来执行，该系统可以由软件和/或硬件实现。该方法具体包括如下步骤：

S101、利用图像的RGB三个颜色通道，分别对每个通道进行灰度级的编码，以生成彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案。

本发明融合彩色梯形相移条纹与彩色(分段)阶梯相位编码条纹的三维测量方法，利用了彩色梯形相移条纹编码原理、彩色阶梯相位条纹编码原理以及彩色阶梯相位编码条纹辅助彩色梯形相移条纹解码原理。

在本发明实施例中，彩色梯形相移条纹编码原理如下：

利用图像的红、绿、蓝(R、G、B)三个颜色通道，分别对每个通道进行灰度级的线性编码以生成梯形图案，然后将三个通道合成一幅彩色图案；每个颜色通道间，梯形图案依次往编码方向移动1/3个节距(节距为一个周期包含的像素数)，从而形成彩色梯形相移图案。在R通道的一个编码周期内，1/6周期内的像素灰度等级从最低灰度等级线性变化到最高灰度等级，后续2/6周期内的像素保持最高灰度等级，然后后续1/6周期内的像素灰度等级从最高灰度等级线性变化到最低灰度等级，最后2/6周期的像素保持最低灰度等级，以此形成一个周期的梯形图案，然后重复上述原理进行单个颜色通道的多周期编码，其他两个颜色通道编码原理类似，区别在于相邻颜色通道的梯形图案相移1/3个节距。

单个周期编码的表达式如下：

式中，I₂(x，y)＝I₀(x，y)－I₁(x，y)，I₁(x，y)和I₀(x，y)分别是梯形亦即点(x，y)处的最小灰度和最大灰度，T是图案行方向的节距。

根据上式生成的单周期梯形图案如图2所示，多周期彩色梯形相移图案如图3所示(图案横纵向的像素数均为720，单周期的像素为36，总共20个周期，最低灰度设定为0，最高灰度设定为255)：

在本发明实施例中，彩色阶梯相位编码条纹原理如下：

利用图像的红、绿、蓝(R、G、B)三个颜色通道，分别对每个通道进行灰度级的编码以生成阶梯相位图案，然后将三个通道合成一幅彩色图案；每个颜色通道间，阶梯图案依次往编码方向移动2π/3，从而形成彩色阶梯相位相移图案。

单个颜色通道阶梯相位编码条纹的相位平均分配于[-π，π]区间内，像素点(x，y)的阶梯编码相位可表示为：

式中floor[x]是对x向下取整，即不大于x的最大整数，mod(x，y)是x对y求余，N是一个分段上升阶梯中的阶梯数，T是一个分段上升阶梯中的子阶梯包含的像素数。

把上式标准阶梯相位嵌入到相移的正弦条纹中，得到分段阶梯相位编码条纹图案：

式中，I(x，y)是三个通道待求的阶梯相位条纹光强度，A(x，y)是平均光强度值，B(x，y)是光强度调制值，k(＝0，1，2)表示相移步数，分别嵌入到彩色图案的三个颜色通道中，最后合成一幅彩色阶梯相位编码条纹图案。

R、G、B三个通道的阶梯相位图案分别如图4、图5及图6所示，

三者合成的彩色阶梯相位编码条纹图案如图7所示(每个通道编码四个分段上升阶梯，总共20个子阶梯)。

S102、向参考平面依次投影所述彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案，得到第一组投影图案，所述第一组投影图案包括参考平面上未经被测物体高度调制变形的彩色梯形相移条纹投影图案和彩色阶梯相位编码条纹投影图案。

需要说明的是，在参考平面不变的情况下，该组图案只需投影一次。

S103、向被测物体依次投影所述彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案，得到第二组投影图案，所述第二组投影图案包括经被测物体高度调制变形的彩色梯形相移条纹投影图案和彩色阶梯相位条纹投影图案。

具体的，在参考平面不变的情况下，只需向参考平面投影一次条纹图案，获得参考平面的条纹相位基准值之后，后续只需要向被测物体投影两幅图案就可以完成三维重建，因此第一组图案应该是投影在参考平面上，得到未经被测物体高度调制的彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案；然后再对被测物体投影第二组相同的图案，得到调制后的图案，且所谓的第一组其实只需要投影一次。

S104、采集所述第一组投影图案和第二组投影图案。

具体的，由DLP(Digital Light Processing)投影仪依次聚焦投影两幅图案于参考平面和被测物体上，由彩色CCD(Charge Coupled Device)相机获取参考平面上没有被调制的条纹图及被测物体高度调制变形后的条纹图案，将两组结果送入计算机中。

S105、根据如下公式分别计算两组投影图案中彩色梯形相移条纹投影图案的强度比r_N(x,y)：

其中，I_i(x,y)是RGB三个通道信号的强度中值。

S106、对每一个周期进行去三角，获取单周期绝对强度比，并由所述单周期绝对强度比进一步得到总体相对强度比。

S107、通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位条纹投影图案的分段阶梯相位，并量化求解对应的连续的条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比。

具体的，通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位条纹投影图案的分段阶梯相位；量化求解对应的条纹级次k₀，并寻找记录跳变点J，得到连续的条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比。

S108、根据如下公式计算被测物体的连续相位差

其中，α为由参考平面上未经被测物体调制变形的投影图案求解出的绝对强度比，β为由经被测物体调制变形的投影图案求解出的绝对强度比。

在本发明实施例中，彩色阶梯相位条纹辅助彩色梯形相移条纹解码原理如下：

DLP投影仪分别将彩色梯形相移条纹和彩色阶梯相位编码条纹聚焦投影后，由彩色CCD相机获取图片信息。

(1)获取彩色梯形相移条纹的强度比

式中，I_i(x，y)是RGB三个通道信号的强度中值，r_N(x，y)是强度比。

计算出的强度比如图8所示，单个周期内强度比的函数图像为三个三角波，幅值为[0，1]。

对每一个周期进行去三角，即三个三角波展开为一个幅值在[0，6]间的三角波，获取单周期绝对强度比后得到总体相对强度比，即包裹强度比，其包含20个三角波，对应20个条纹周期，如图9所示。

(2)获取彩色分段阶梯相位

使用三部相移法计算分段阶梯相位，计算公式如下：

式中，tan^-1()函数表示进行反正切计算，由于使用了反正切函数，分段阶梯相位在[-π，π]之间，如图10所示为计算得到的Φ(x，y)。

(3)量化阶梯相位

由于计算出来的分段阶梯相位是小数，要将其量化成整数，得到梯形条纹周期级次一一对应的分段阶梯条纹级次k，从而辅助进行强度比解包裹。量化公式如下：

(4)求解连续条纹级次

从图10中可以看出，条纹级次k₀(x，y)被分成了4段，为了得到连续的条纹级次，将条纹级次与包裹强度比的周期一一对应，还要将其连接成连续的条纹级次。

比较相邻像素点的条纹级次，若某像素与其前一个像素级次差值的绝对值大于3(此处每个分段上升阶梯的子阶梯数为5，排序为0，1，2，3，4)，则判断该像素为跳变点，找到所有跳变点后，按下式把分段阶梯条纹连接成连续的条纹，从而得到连续的条纹级次k₁(x，y)。

k₁(x,1:J₁)＝k₀(x,1:J₁)

k₁(x,J₁+1:J₂)＝k₀(x,J₁+1:J₂)+N×1

k₁(x,J₂+1:J₃)＝k₀(x,J₂+1:J₃)+N×2

k₁(x,J₃+1:s)＝k₀(x,J₃+1:s)+N×3

式中，s为图像的横向像素总数，J₁，J₂，J₃为三个跳变点，最后得到的连续条纹级次如下图11所示。

(5)求解绝对的强度比

由梯形相移条纹获得的总体相对强度比和与之对应的连续条纹级次即可获得展开的绝对强度比R_N(x，y)：

R_N(x,y)＝r_N(x,y)+k₁(x,y)×6

梯形相移条纹周期级次与连续阶梯条纹级次一一对应如图12所示，获得的绝对强度比如下图13所示。

S109、根据如下公式求解所述被测物体表面每一点的高度信息：

其中，如图14所示，L为相机光心与参考平面的垂直距离，D₀为相机光心与投影仪光心的距离，T为一周期强度比对应的距离。

本发明实施例所提供的一种三维测量方法，通过融合彩色梯形相移法和彩色分段阶梯相位编码，利用三角原理可实现两幅彩色图案完成三维测量，有效地减少了投射图案的数量，减少了计算量，处理速度得以加快，而且对相机噪声、环境光不敏感，抗干扰能力强，提高了测量精度。

实施例二

请参阅附图2，为本发明实施例二提供的一种三维测量系统的结构示意图，该系统适用于执行本发明实施例提供的三维测量方法。该系统具体包含如下模块：

图案生成模块21，用于利用图像的RGB三个颜色通道，分别对每个通道进行灰度级的编码，以生成彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案；

第一投影模块22，用于向参考平面依次投影所述彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案，得到第一组投影图案，所述第一组投影图案包括参考平面上未经被测物体高度调制变形的彩色梯形相移条纹投影图案和彩色阶梯相位编码条纹投影图案；

第二投影模块23，用于向被测物体依次投影所述彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案，得到第二组投影图案，所述第二组投影图案包括经被测物体调制变形的彩色梯形相移条纹投影图案和彩色阶梯相位条纹投影图案；

图案采集模块24，用于采集所述第一组投影图案和第二组投影图案；

第一计算模块25，用于根据如下公式分别计算两组投影图案中彩色梯形相移条纹投影图案的强度比r_N(x,y)：

其中，I_i(x,y)是RGB三个通道信号的强度中值；

数据处理模块26，用于对每一个周期进行去三角，获取单周期绝对强度比，并由所述单周期绝对强度比进一步得到总体相对强度比；

第二计算模块27，用于通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位条纹投影图案的分段阶梯相位，并量化求解对应的连续的条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比；

第三计算模块28，用于根据如下公式计算被测物体的连续相位差

其中，α为由参考平面上未经被测物体调制变形的投影图案求解出的绝对强度比，β为由经被测物体调制变形的投影图案求解出的绝对强度比；

第四计算模块29，用于根据如下公式求解所述被测物体表面每一点的高度信息：

其中，L为相机光心与参考平面的垂直距离，D₀为相机光心与投影仪光心的距离，T为一周期强度比对应的距离。

优选的，所述第二计算模块具体用于：

通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位条纹投影图案的分段阶梯相位；

量化求解对应的条纹级次k₀，并寻找记录跳变点J，得到连续的条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比。

本发明实施例所提供的一种三维测量系统，通过融合彩色梯形相移法和彩色分段阶梯相位编码，利用三角原理可实现两幅彩色图案完成三维测量，有效地减少了投射图案的数量，减少了计算量，处理速度得以加快，而且对相机噪声、环境光不敏感，抗干扰能力强，提高了测量精度。

上述系统可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种三维测量方法，其特征在于，包括：

利用图像的RGB三个颜色通道，分别对每个通道进行灰度级的编码，以生成彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案；

向参考平面依次投影所述彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案，得到第一组投影图案，所述第一组投影图案包括未经被测物体高度调制变形的彩色梯形相移条纹投影图案和彩色阶梯相位编码条纹投影图案；

向被测物体依次投影所述彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案，得到第二组投影图案，所述第二组投影图案包括经被测物体高度调制变形的彩色梯形相移条纹投影图案和彩色阶梯相位编码条纹投影图案；

采集所述第一组投影图案和第二组投影图案；

根据如下公式分别计算两组投影图案中彩色梯形相移条纹投影图案的强度比r_N(x,y)：

其中，I_i(x,y)是RGB三个通道信号的强度中值；I₁(x，y)和I₀(x，y)分别是梯形亦即点(x，y)处的最小灰度和最大灰度；

对每一个周期进行去三角，获取单周期绝对强度比，并由所述单周期绝对强度比进一步得到总体相对强度比；

通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位编码条纹投影图案的分段阶梯相位，并量化求解对应的连续的条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比；

根据如下公式计算被测物体的连续相位差

其中，α为由参考平面上未经被测物体调制变形的投影图案求解出的绝对强度比，β为由经被测物体调制变形的投影图案求解出的绝对强度比；

根据如下公式求解所述被测物体表面每一点的高度信息：

其中，L为相机光心与参考平面的垂直距离，D₀为相机光心与投影仪光心的距离，T为一周期强度比对应的距离。

2.根据权利要求1所述的三维测量方法，其特征在于，所述通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位编码条纹投影图案的分段阶梯相位，并量化求解对应的连续条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比的步骤包括：

通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位编码条纹投影图案的分段阶梯相位；

量化求解对应的条纹级次k₀，并寻找记录跳变点J，得到连续的条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比。

3.一种三维测量系统，其特征在于，包括：

图案生成模块，用于利用图像的RGB三个颜色通道，分别对每个通道进行灰度级的编码，以生成彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案；

第一投影模块，用于向参考平面依次投影所述彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案，得到第一组投影图案，所述第一组投影图案包括参考平面上未经被测物体高度调制变形的彩色梯形相移条纹投影图案和彩色阶梯相位编码条纹投影图案；

第二投影模块，用于向被测物体依次投影所述彩色梯形相移条纹图案和彩色阶梯相位编码条纹图案，得到第二组投影图案，所述第二组投影图案包括经被测物体高度调制变形的彩色梯形相移条纹投影图案和彩色阶梯相位编码条纹投影图案；

图案采集模块，用于采集所述第一组投影图案和第二组投影图案；

第一计算模块，用于根据如下公式分别计算两组投影图案中彩色梯形相移条纹投影图案的强度比r_N(x,y)：

其中，I_i(x,y)是RGB三个通道信号的强度中值；I₁(x，y)和I₀(x，y)分别是梯形亦即点(x，y)处的最小灰度和最大灰度；

数据处理模块，用于对每一个周期进行去三角，获取单周期绝对强度比，并由所述单周期绝对强度比进一步得到总体相对强度比；

第二计算模块，用于通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位条纹投影图案的分段阶梯相位，并量化求解对应的连续的条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比；

第三计算模块，用于根据如下公式计算被测物体的连续相位差

其中，α为由参考平面上未经被测物体调制变形的投影图案求解出的绝对强度比，β为由经被测物体调制变形的投影图案求解出的绝对强度比；

第四计算模块，用于根据如下公式求解所述被测物体表面每一点的高度信息：

其中，L为相机光心与参考平面的垂直距离，D₀为相机光心与投影仪光心的距离，T为一周期强度比对应的距离。

4.根据权利要求3所述的三维测量系统，其特征在于，所述第二计算模块具体用于：

通过三步相移法分别求解两组投影图案中彩色阶梯相位编码条纹投影图案的分段阶梯相位；

量化求解对应的条纹级次k₀，并寻找记录跳变点J，得到连续的条纹级次K₁，以辅助所述总体相对强度比进行解包裹运算，得到连续的绝对强度比。

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