CN110332907A - 一种提高面条纹光重建精度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高面条纹光重建精度的方法，包括以下步骤：(1)通过条纹光和白光分别获取一张条纹光打在工件上的条纹图和一张白光打在工件上的白图；(2)通过观察条纹光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异，设定阈值，对白图进行处理，通过白图定位出工件的位置。本发明观察到条纹光在玻璃台面上和在被测物上的强度有一定差异，所以可以找到合理的阈值对图像进行处理，以达到消除玻璃载物台上条纹光痕迹的影响，对透明载物台上放置物体的三维重建效果有很好的改善，本发明利用白光打在物体上的图对物体位置进行定位，并将这张图作为掩膜覆盖到条纹图上，消除不想要的条纹痕迹。

Description

一种提高面条纹光重建精度的方法
技术领域
本发明涉及三维高度重建技术领域，具体为一种提高面条纹光重建精度的方法。
背景技术
三维重建技术处于交叉研究领域，涉及计算机视觉、计算机图形学、图像处理以及模式识别等诸多学科，通过国内外科研人员近几十年的研究，在理论和应用方面都涌现出大量的研究成果，结构光三维重建其发展最初由发表了多种基于点结构光模式的光点测距仪，它将从被测物体表面采集到的反射光点信息与三角原理相结合，从而获得物体的三维信息，再到由提出线结构光测量法，与点结构光测量方法相比速度得到很大的提升，面结构光测量方法，与其他模式相比具有更高的空间分辨率及测量速度。
近年来，随着计算机视觉和虚拟现实技术的发展，三维建模逐渐在工业设计、影视制作、电子游戏、文化遗产保护以及电子商务等多个领域中扮演重要角色，如何根据目标物体精确高效地建立三维模型成为一个广泛关注的问题，基于图片的三维重建是这样一个过程，通过寻找两幅或者多幅图像之间的匹配像素点，然后将他们的2D位置转化到3D深度，从而估计出场景的一个3D模型。
2D检测设备需要使用透明的载物台，保证检查工件轮廓时底光的正常使用，使用面条纹光的3D检测设备需要使用不透明的载物台，以排除玻璃台面产生的噪声干扰，目前市面上没有同时拥有2D和3D面条纹光功能的设备，本发明的目的是通过抑制面条纹光在玻璃台面上的效果，改善最终的三维重建精度，使得机台可以同时拥有2D测量和3D面条纹光测量技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高面条纹光重建精度的方法，具备通过改善面条纹光在玻璃载物台上的成像效果，使得一个机台可以同时拥有2D和3D测量功能的优点，解决了现有的面条纹光测量设备载物台均为不透明的，无法安装底光进行2D测量的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高面条纹光重建精度的方法，包括以下步骤：
(1)通过条纹光和白光分别获取一张条纹光打在工件上的条纹图和一张白光打在工件上的白图；
(2)通过观察条纹光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异，设定阈值，对白图进行处理，通过白图定位出工件的位置；
(3)将处理好的白图用作掩膜，对条纹图进行处理，工件的位置像素值不变，非工件位置的像素值置0；
(4)将处理后的条纹图用于高度重建；
(5)将工件放在玻璃台面上，使用投影仪投出正弦光栅，光栅打在工件表面上时，由于工件各处高度不同，光栅发生变形，将该处的高度信息调制在已经改变的光栅条纹中；
(6)通过分析变形的光栅反推出工件的真实高度。
优选的，所述步骤1中条纹光和白光均通过照明镜片组，所述照明镜片组包括照明灯和透镜。
优选的，所述步骤2中根据白光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异对白图进行清痕处理。
优选的，所述步骤3中根据条纹光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异对条纹图进行清痕处理。
优选的，所述步骤5中当工件表面较暗时，提高投影仪LED亮度以达到较好的成像效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明观察到条纹光在玻璃台面上和在被测物上的强度有一定差异，所以可以找到合理的阈值对图像进行处理，以达到消除玻璃载物台上条纹光痕迹的影响，对透明载物台上放置物体的三维重建效果有很好的改善。
2、本发明利用白光打在物体上的图对物体位置进行定位，并将这张图作为掩膜覆盖到条纹图上，消除不想要的条纹痕迹。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种提高面条纹光重建精度的方法，包括以下步骤：
(1)通过条纹光和白光分别获取一张条纹光打在工件上的条纹图和一张白光打在工件上的白图；
(2)通过观察条纹光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异，设定阈值，对白图进行处理，通过白图定位出工件的位置；
(3)将处理好的白图用作掩膜，对条纹图进行处理，工件的位置像素值不变，非工件位置的像素值置0；
(4)将处理后的条纹图用于高度重建；
(5)将工件放在玻璃台面上，使用投影仪投出正弦光栅，光栅打在工件表面上时，由于工件各处高度不同，光栅发生变形，将该处的高度信息调制在已经改变的光栅条纹中；
(6)通过分析变形的光栅反推出工件的真实高度。
面条纹光的三维重建原理是：使用投影仪投出已知频率的正弦光栅，光栅打在物体表面上时，由于物体各处高度不同，光栅发生变形，将该处的高度信息调制在已经改变的光栅条纹中，通过分析变形的光栅反推出物体的真实高度情况。
实施例1
一种提高面条纹光重建精度的方法，包括以下步骤：(1)通过条纹光和白光分别获取一张条纹光打在工件上的条纹图和一张白光打在工件上的白图；(2)通过观察条纹光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异，设定阈值，对白图进行处理，通过白图定位出工件的位置；(3)将处理好的白图用作掩膜，对条纹图进行处理，工件的位置像素值不变，非工件位置的像素值置0；(4)将处理后的条纹图用于高度重建；(5)将工件放在玻璃台面上，使用投影仪投出正弦光栅，光栅打在工件表面上时，由于工件各处高度不同，光栅发生变形，将该处的高度信息调制在已经改变的光栅条纹中；(6)通过分析变形的光栅反推出工件的真实高度。
实施例2
在实施例1中，再加入以下步骤：
步骤1中条纹光和白光均通过照明镜片组，照明镜片组包括照明灯和透镜。
一种提高面条纹光重建精度的方法，包括以下步骤：(1)通过条纹光和白光分别获取一张条纹光打在工件上的条纹图和一张白光打在工件上的白图；(2)通过观察条纹光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异，设定阈值，对白图进行处理，通过白图定位出工件的位置；(3)将处理好的白图用作掩膜，对条纹图进行处理，工件的位置像素值不变，非工件位置的像素值置0；(4)将处理后的条纹图用于高度重建；(5)将工件放在玻璃台面上，使用投影仪投出正弦光栅，光栅打在工件表面上时，由于工件各处高度不同，光栅发生变形，将该处的高度信息调制在已经改变的光栅条纹中；(6)通过分析变形的光栅反推出工件的真实高度。
实施例3
在实施例1中，再加入以下步骤：
步骤2中根据白光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异对白图进行清痕处理。
一种提高面条纹光重建精度的方法，包括以下步骤：(1)通过条纹光和白光分别获取一张条纹光打在工件上的条纹图和一张白光打在工件上的白图；(2)通过观察条纹光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异，设定阈值，对白图进行处理，通过白图定位出工件的位置；(3)将处理好的白图用作掩膜，对条纹图进行处理，工件的位置像素值不变，非工件位置的像素值置0；(4)将处理后的条纹图用于高度重建；(5)将工件放在玻璃台面上，使用投影仪投出正弦光栅，光栅打在工件表面上时，由于工件各处高度不同，光栅发生变形，将该处的高度信息调制在已经改变的光栅条纹中；(6)通过分析变形的光栅反推出工件的真实高度。
实施例4
在实施例1中，再加入以下步骤：
步骤3中根据条纹光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异对条纹图进行清痕处理。
一种提高面条纹光重建精度的方法，包括以下步骤：(1)通过条纹光和白光分别获取一张条纹光打在工件上的条纹图和一张白光打在工件上的白图；(2)通过观察条纹光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异，设定阈值，对白图进行处理，通过白图定位出工件的位置；(3)将处理好的白图用作掩膜，对条纹图进行处理，工件的位置像素值不变，非工件位置的像素值置0；(4)将处理后的条纹图用于高度重建；(5)将工件放在玻璃台面上，使用投影仪投出正弦光栅，光栅打在工件表面上时，由于工件各处高度不同，光栅发生变形，将该处的高度信息调制在已经改变的光栅条纹中；(6)通过分析变形的光栅反推出工件的真实高度。
实施例5
在实施例1中，再加入以下步骤：
步骤5中当工件表面较暗时，提高投影仪LED亮度以达到较好的成像效果。
一种提高面条纹光重建精度的方法，包括以下步骤：(1)通过条纹光和白光分别获取一张条纹光打在工件上的条纹图和一张白光打在工件上的白图；(2)通过观察条纹光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异，设定阈值，对白图进行处理，通过白图定位出工件的位置；(3)将处理好的白图用作掩膜，对条纹图进行处理，工件的位置像素值不变，非工件位置的像素值置0；(4)将处理后的条纹图用于高度重建；(5)将工件放在玻璃台面上，使用投影仪投出正弦光栅，光栅打在工件表面上时，由于工件各处高度不同，光栅发生变形，将该处的高度信息调制在已经改变的光栅条纹中；(6)通过分析变形的光栅反推出工件的真实高度。
针对当物体表面较暗时，需要提高投影仪LED亮度以达到较好的成像效果，但这样会使条纹光在载物玻璃上留下较明显的痕迹，根据条纹光三维重建的原理，这部分明显不属于被测物的痕迹也会被重建出来，严重影响真实想重建的物体的效果以及后续的算子操作的问题：
本发明观察到条纹光在玻璃台面上和在被测物上的强度有一定差异，所以可以找到合适的阈值对图像进行处理，以达到消除玻璃载物台上条纹光痕迹的影响，本发明利用白光打在物体上的图对物体位置进行定位，并将这张图作为掩膜覆盖到条纹图上，消除不想要的条纹痕迹，用不同的工件进行测试，可以得到，使用本发明处理后，可有效抑制载物台上的噪声对高度重建的影响。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种提高面条纹光重建精度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)通过条纹光和白光分别获取一张条纹光打在工件上的条纹图和一张白光打在工件上的白图；
(2)通过观察条纹光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异，设定阈值，对白图进行处理，通过白图定位出工件的位置；
(3)将处理好的白图用作掩膜，对条纹图进行处理，工件的位置像素值不变，非工件位置的像素值置0；
(4)将处理后的条纹图用于高度重建；
(5)将工件放在玻璃台面上，使用投影仪投出正弦光栅，光栅打在工件表面上时，由于工件各处高度不同，光栅发生变形，将该处的高度信息调制在已经改变的光栅条纹中；
(6)通过分析变形的光栅反推出工件的真实高度。
2.根据权利要求1所述的一种提高面条纹光重建精度的方法，其特征在于：所述步骤1中条纹光和白光均通过照明镜片组，所述照明镜片组包括照明灯和透镜。
3.根据权利要求1所述的一种提高面条纹光重建精度的方法，其特征在于：所述步骤2中根据白光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异对白图进行清痕处理。
4.根据权利要求1所述的一种提高面条纹光重建精度的方法，其特征在于：所述步骤3中根据条纹光在玻璃台面上和在被测工件上的强度的差异对条纹图进行清痕处理。
5.根据权利要求1所述的一种提高面条纹光重建精度的方法，其特征在于：所述步骤5中当工件表面较暗时，提高投影仪LED亮度以达到较好的成像效果。
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