CN113375600B - 一种三维测量方法、装置和电子设备 - Google Patents

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CN113375600B CN202110799713.9A CN202110799713A CN113375600B CN 113375600 B CN113375600 B CN 113375600B CN 202110799713 A CN202110799713 A CN 202110799713A CN 113375600 B CN113375600 B CN 113375600B
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    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/254—Projection of a pattern, viewing through a pattern, e.g. moiré

Abstract

本申请公开了一种三维测量方法、装置和电子设备，该方法包括：将三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图依次投影到被测物体表面，并采集得到所述被测物体表面上的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像；根据所述三幅正弦相移条纹采集图像计算所述被测物体的包裹相位；对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，得到所述两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值；根据所述三值化编码值和预先配置的三灰度解码图确定相位级次；根据所述相位级次对所述包裹相位进行相位解包裹，得到所述被测物体的展开相位。本申请的技术方案可以提高三维测量的效率。

Description

一种三维测量方法、装置和电子设备
技术领域
本申请涉及三维重建技术，尤其涉及一种三维测量方法、装置和电子设备。
背景技术
三维测量在许多领域非常重要，如测绘工程，建筑与古迹测量，在三维测量领域中，快速获取物体高精度数据一直是一个重要的技术难点。
基于条纹投影的光学三维测量技术具有非接触性、效率高、精度高和自动化程度高等优点，是目前最有前景的三维测量方法。然而，如何降低投射和采集图像过程的时间，提高整个三维重建测量的效率，仍是亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供一种三维测量方法、装置和电子设备，以解决现有技术中三维测量效率低的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种三维测量方法，该方法包括：
将三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图依次投影到被测物体表面，并采集得到所述被测物体表面上的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像；
根据所述三幅正弦相移条纹采集图像计算所述被测物体的包裹相位；
对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，得到所述两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值；
根据所述三值化编码值和预先配置的三灰度解码图确定相位级次，其中，所述三灰度解码图中包括目标组合编码值序列和与每个组合编码值对应的索引位置序列，各索引位置即为对应的相位级次，所述目标组合编码值序列是由所述两幅三灰度编码图中像素坐标相同的每组三值化编码值组合确定；
根据所述相位级次对所述包裹相位进行相位解包裹，得到所述被测物体的展开相位。
第二方面，本申请还提供了一种三维测量装置，该装置包括：
投影模块，用于将三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图依次投影到被测物体表面，并采集得到所述被测物体表面上的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像；
包裹相位计算模块，用于根据所述三幅正弦相移条纹采集图像计算所述被测物体的包裹相位；
三值化处理模块，用于对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，得到所述两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值；
相位级次确定模块，用于根据所述三值化编码值和预先配置的三灰度解码图确定相位级次，其中，所述三灰度解码图中包括目标组合编码值序列和与每个组合编码值对应的索引位置序列，各索引位置即为对应的相位级次，所述目标组合编码值序列是由所述两幅三灰度编码图中像素坐标相同的每组三值化编码值组合确定；
展开相位确定模块，用于根据所述相位级次对所述包裹相位进行相位解包裹，得到所述被测物体的展开相位。
第三方面，本申请还提供了一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的三维测量方法。
本申请的技术方案中，只需要基于三幅正弦相移条纹和两幅三灰度编码条纹即可进行被测物体的三维测量，能够降低投射和采集图像过程的时间，同时利用空间邻域编码值信息进行解码，保证了解码的简单有效，最终达到提高三维测量效率的目的。
附图说明
图1是本申请实施例一中的三维测量方法的流程图；
图2是本申请实施例一中生成的正弦相移条纹图和三灰度编码图像；
图3是本申请实施例一中采集的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像；
图4是本申请实施例一中计算出的被测物体台阶的包裹相位示意图；
图5是本申请实施例一中台阶三值化后的三灰度编码图的示意图；
图6是本申请实施例一中三灰度解码图的示意图；
图7是本申请实施例二中的三维测量方法的流程图；
图8是本申请实施例二中组合三灰度编码值确定相位级次的示意图；
图9是本申请实施例二中台阶的展开相位示意图；
图10是本申请实施例二中台阶的三维形貌示意图；
图11是本申请实施例三中的三维测量装置的结构示意图；
图12是本申请实施例四中的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请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申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本申请实施例一提供的三维测量方法的流程图，本实施例可适用于在三维重建过程中对被测物体进行三维测量的情况。该方法可以由三维测量装置来执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式实现，优选是配置于电子设备中，例如计算机设备或服务器等。如图1所示，该方法具体包括：
S101、将三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图依次投影到被测物体表面，并采集得到被测物体表面上的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像。
具体的，先生成三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图，然后利用投影仪投射到被测物体表面。作为一种示例，图2是本申请实施例一中生成的正弦相移条纹图和三灰度编码图像。其中，图2中的(a)、(b)、(c)为三幅正弦相移条纹图，(d)、(e)为两幅三灰度编码图像。
生成的三幅正弦相移条纹图像I1、I2、I3满足以下公式：
Figure BDA0003164209680000041
Figure BDA0003164209680000042
Figure BDA0003164209680000051
其中I1、I2、I3为正相移条纹图像的光强，A(x,y)为条纹背景光强，B(x,y)为条纹调制度，
Figure BDA0003164209680000052
为相位信息。
生成的三灰度编码图像包含40个码值，且是通过第一个灰度编码图像的10个码值结合第二个灰度编码图像的8个码值差频方法进行编码得到，黑色代表灰度值为0，灰色代表灰度值为128，白色代表灰度值为255。需要说明的是，图2所示的三灰度编码值只是一种示例，本申请实施例还可以采用其他编码方法生成三灰度编码值，此处不做任何限定。
投影图像可以通过相机采集，以被测物体为台阶为例，图3即为针对图2所示的三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图，采集得到的台阶表面上的三幅正弦相移条纹采集图像(a)、(b)、(c)，以及两幅三灰度编码采集图像(d)和(e)。
S102、根据三幅正弦相移条纹采集图像计算被测物体的包裹相位。
采集的三幅正弦相移条纹采集图像I1 c、I2 c、I3 c满足以下公式：
Figure BDA0003164209680000053
Figure BDA0003164209680000054
Figure BDA0003164209680000055
其中I1 c、I2 c、I3 c为正弦相移条纹采集图像的光强，Ac(x,y)为采集的条纹采集图像的背景光强，Bc(x,y)为采集条纹采集图像的调制度，
Figure BDA0003164209680000056
为采集的正弦相移条纹采集图像计算的包裹相位信息。
通过相机采集到的三幅正弦相移条纹采集图I1 c、I2 c、I3 c，并按照如下公式求解包裹相位
Figure BDA0003164209680000057
Figure BDA0003164209680000061
图4即为本申请实施例一中计算出的被测物体的包裹相位示意图。
S103、对两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，得到两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值。
图5是本申请实施例一中三值化后的两幅三灰度编码采集图的示意图。其中，图5中的(a)、(b)分别为图3示出的采集的三灰度编码采集图(d)、(e)经三值化处理后的三灰度编码图，黑色对应码值0，灰色对应码值1，白色对应码值2。
S104、根据三值化编码值和预先配置的三灰度解码图确定相位级次，其中，所述三灰度解码图中包括目标组合编码值序列和与每个组合编码值对应的索引位置序列，各索引位置即为对应的相位级次，所述目标组合编码值序列是由两幅三灰度编码图中像素坐标相同的每组三值化编码值组合确定。
具体的，针对图2示出的投影的两幅三灰度编码图，可以确定如图6所示的三灰度解码图。其中，图6中第一行即为索引位置序列，其中，每一个索引位置即为对应的相位级次，且级次的数目与编码图中的码数相同，有多少个编码值就有多少个级次。第三行和第四行示出了三值化后的两幅三灰度编码图中编码值的分布情况，从首个编码值开始，将第三行和第四行中像素坐标相同的每组三值化编码值分别进行组合，得到图6中第二行所示的目标组合编码值序列，每个组合编码值对应一个索引位置。
确定三灰度解码图之后，将两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值中的空间邻域三值化编码值与三灰度解码图进行匹配，即可确定相位级次。例如，通过将两幅三灰度编码采集图像中任意的空间相邻三值化编码值，与三灰度解码图中的目标组合编码值序列进行匹配，从三灰度解码图中确定匹配该任意空间相邻三值化编码值的组合编码值，然后确定该组合编码值对应的索引位置，那么该索引位置即为该任意空间相邻三值化编码值对应的相位级次。而该任意空间相邻三值化编码值后面的三值化编码值对应的相位级次，则按照三灰度解码图中索引位置的顺序依次确定即可。
S105、根据相位级次对包裹相位进行相位解包裹，得到被测物体的展开相位。
本申请实施例的技术方案中，只需要基于三幅正弦相移条纹和两幅三灰度编码条纹即可进行被测物体的三维测量，能够降低投射和采集图像过程的时间，同时利用三灰度解码图对三灰度编码采集图像中编码值的相位级次进行解码，通过空间邻域的编码值能够唯一确定相位级次，保证了解码的简单有效，最终达到提高三维测量效率的目的。
实施例二
图7为本申请实施例二提供的三维测量方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上进行进一步地优化。如图7所示，所述方法包括：
S701、将三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图依次投影到被测物体表面，并采集得到被测物体表面上的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像。
S702、根据三幅正弦相移条纹采集图像计算被测物体的包裹相位。
S703、对两幅三灰度编码采集图像进行空间灰度平均处理。
例如，可以通过如下公式进行空间灰度平均处理：
Figure BDA0003164209680000081
其中，Ap(x,y)、Ac(x,y)分别为投射和采集正弦相移条纹图像的条纹背景光强，Gi c(x,y)为相机采集的三灰度编码采集图像，Gi c'(x,y)为空间灰度平均处理后的三灰度编码采集图像。而通过空间灰度平均处理，可以得到质量更好的编码图像，为后面进行解码提供条件。
S704、对空间灰度平均处理后的两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理。
S705、根据两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值，将黑、白边界出现的灰色伪码去除。
三值化处理后的三灰度编码图像，黑白边界会出现灰色伪码，去除伪码能提高图像的精确度。具体的，在两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值中，如果当前码值是1，并且左边的码值为码值0或者码值2，同时，当前码值对应的像素个数小于预设阈值，那么则表明当前码值为伪码，需要去除，其中，预设阈值可以是设置为远小于一个正弦条纹周期的像素阈值。去除时，可以将当前码值对应的这几个像素分给黑色码值和白色码值。具体的，可以是将大于一定光强值的像素设置为白色，小于一定光强值的像素设置为黑色。
S706、将两幅三灰度编码采集图像中像素坐标相同的每组三值化编码值进行组合，得到采集图像组合编码值序列。
例如，两幅三灰度编码采集图像中第0个码值分别为2和1，那么得到的组合编码值则为21；再如，两幅三灰度编码采集图像中第1个码值分别为2和0，那么得到的组合编码值则为20。如此，将两幅三灰度编码采集图像中坐标相同的每组三值化编码值进行组合，即可得到采集图像组合编码值序列。
S707、从采集图像组合编码值序列中获取首个组合编码值。
S708、从三灰度解码图的目标组合编码值序列中获取与首个组合编码值相匹配的多个匹配组合编码值，以及每个匹配组合编码值前/后相邻的两个组合编码值。
三灰度解码图中的目标组合编码值序列是由两幅三灰度编码图中像素坐标相同的每组三值化编码值组合确定，如图6中的第2行所示。那么，从目标组合编码值序列中找到与首个组合编码值相同的编码值，即可得到相匹配的多个匹配组合编码值。接下来，需要从这些匹配组合编码值中确定出唯一的一个与首个组合编码值匹配的目标组合编码值，而通过空间邻域中三个相邻的编码值就可以唯一确定。因此，本申请实施例中还需要获取每个匹配组合编码值前/后相邻的两个组合编码值。
S709、从多个匹配组合编码值中确定满足如下条件的目标匹配组合编码值：目标匹配组合编码值前/后相邻的两个组合编码值，与采集图像组合编码值序列中首个组合编码值前/后相邻的两个组合编码值相匹配。
图8是本申请实施例二中组合三灰度编码值确定相位级次的示意图。如图所示，通过空间相邻的三个编码值可以唯一确定相位级次，其中，编码值00、01、02、20、21、22对应的级次是通过当前编码值和其右面的后两个编码值来唯一确定，编码值10、11、12对应的级次是通过当前编码值和其左面的前两个编码值来唯一确定。这里需要说明的是，在唯一确定级次的过程中，可以选择当前编码值右面的两个编码值组成空间邻域的三个编码值，也可以选择当前编码值左面的两个编码值组成空间邻域的三个编码值，通过空间邻域的三个编码值在三灰度解码图中唯一确定级次。为避免空间邻域的三个编码值出现重复的现象，本申请实施例中针对编码值00、01、02、20、21、22对应的级次是选择右面的两个编码值来唯一确定，针对编码值10、11、12对应的级次是选择左面的前两个编码值来唯一确定。而在其他实施方式中，也可以针对不同的编码值选择左面或右面的两个编码值组成空间邻域三个编码值，本申请对此不作任何限定，只要能够在三灰度解码图中唯一确定级次即可。
S710、获取目标匹配组合编码值在三灰度解码图中对应的目标索引位置，并将目标索引位置作为首个组合编码值的相位级次。
在三灰度解码图中，索引位置即为对应的相位级次，因此，目标匹配组合编码值在三灰度解码图中对应的目标索引位置，即为首个组合编码值的相位级次。
S711、将索引位置序列中目标索引位置后面的各个索引位置，按顺序分别作为采集图像组合编码值序列中首个组合编码值后各个组合编码值的相位级次。
在确定首个组合编码值对应的相位级次之后，只需要在三灰度解码图中按照索引位置的顺序，将首个组合编码值对应的索引位置后面的各个索引位置，按顺序依次与采集图像中首个组合编码值后面的各个组合编码值相对应，并分别作为所述各个组合编码值的相位级次。
进一步的，由于采集图像的三值化编码值中可能存在编码值跳变的情形，这种情况就需要进行额外的处理。也即，将索引位置序列中目标索引位置后面的各个索引位置，按顺序分别作为采集图像组合编码值序列中首个组合编码值后各个组合编码值的相位级次，具体包括：
将采集图像组合编码值序列中首个组合编码值后的下一个组合编码值作为当前组合编码值，目标索引位置的下一个索引位置作为当前索引位置；
判断当前组合编码值，与当前索引位置在三灰度解码图中对应的组合编码值是否相匹配；
如果相匹配，则将当前索引位置作为当前组合编码值的相位级次；
如果不匹配，则将当前组合编码值的下一个组合编码值的空间邻域编码值，与当前索引位置下一个索引位置对应的组合编码值的空间邻域编码值相匹配，并根据匹配结果确定当前组合编码值的相位级次；
将当前组合编码值的下一个组合编码值作为新的当前组合编码值，将当前索引位置的下一个索引位置作为新的当前索引位置，并针对所述新的当前组合编码值返回执行所述判断的步骤，直到确定采集图像组合编码值序列中每个组合编码值的相位级次为止。
也即，在确定首个组合编码值的相位级次之后，每次对后面的当前组合编码值进行确定时，都会先判断当前组合编码值与三灰度解码图中相应的当前索引位置对应的组合编码值是否相匹配，如果匹配则表示没有发生编码值跳变，正常按顺序将对应的索引位置作为当前组合编码值的相位级次即可。如果不匹配则表示发生编码值跳变，此时，可以将当前组合编码值的下一个组合编码值的空间邻域编码值，与当前索引位置下一个索引位置对应的组合编码值的空间邻域编码值相匹配，并根据匹配结果确定当前组合编码值的相位级次。也就是说，当发生编码值跳变时，根据发生跳变的当前组合编码值的空间邻域编码值在三灰度解码图中进行匹配，并根据匹配结果在三灰度解码图中进行解码，确定当前组合编码值的相位级次。如此，不仅解决了因编码值错乱造成无法获取级次的问题，保证了后续级次的连续性和准确性，同时，通过周围编码值的空间邻域信息来确定级次的过程，简单有效，适用范围广。
S712、根据相位级次对包裹相位进行相位解包裹，得到被测物体的展开相位。
其中，解包裹的过程与现有技术相同，此处不再赘述。
此外，经过三维测量确定被测物体的展开相位之后，可以利用标定系数对被测物体进行三维重建。例如，先通过将标定板在几乎垂直于相机光轴的方向上摆放M个已知的位置；在每个平板位置，利用投影仪投射24张正弦条纹序列到标定平板表面；利用相机采集每个平板位置上的条纹图像存储在计算机中；然后使用八步相移的方法计算包裹相位；使用最佳三条纹选择的方法计算绝对相位；最后选择中间的某一个位置为参考位置，通过公式(9)建立深度Δz(x,y)和展开相位
Figure BDA0003164209680000121
之间的对应关系，这样就求得了每个像素点上的多项式系数an(x,y)，其中，N为像素点的个数。
Figure BDA0003164209680000122
之后，按照本申请实施例的三维测量方法，获取被测物体的展开相位，根据该展开相位和确定的多项式系数，根据公式(9)即可计算出被测物体的深度，继而根据深度对被测物体进行三维重建。以被测物体为台阶为例，图9即为台阶的展开相位，图10即为台阶的三维形貌。其中，图9中的Z轴表示相位(phase)，X轴和Y轴表示像素(pixel)。图10中的Z轴表示深度(Depth)，X轴和Y轴表示像素(pixel)。
本申请实施例的技术方案，只需要基于三幅正弦相移条纹和两幅三灰度编码条纹即可进行被测物体的三维测量，能够降低投射和采集图像过程的时间，同时，本申请与现有技术的结构光空间编码方法中条纹中心点提取和条纹匹配复杂的解码算法不同，本申请是利用空间邻域编码值信息进行解码，保证了解码的简单有效，而且还可以解决因编码值缺失造成的级次不连续的问题，最终达到提高三维测量效率和准确性的目的。
实施例三
图11是本实施例中的三维测量装置的结构示意图。本实施例可适用于在三维重建过程中对被测物体进行三维测量的情况。该装置可实现本申请任意实施例所述的三维测量方法。如图11所示，该装置具体包括：
投影模块901，用于将三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图依次投影到被测物体表面，并采集得到所述被测物体表面上的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像；
包裹相位计算模块902，用于根据所述三幅正弦相移条纹采集图像计算所述被测物体的包裹相位；
三值化处理模块903，用于对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，得到所述两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值；
相位级次确定模块904，用于根据所述三值化编码值和预先配置的三灰度解码图确定相位级次，其中，所述三灰度解码图中包括目标组合编码值序列和与每个组合编码值对应的索引位置序列，各索引位置即为对应的相位级次，所述目标组合编码值序列是由所述两幅三灰度编码图中像素坐标相同的每组三值化编码值组合确定；
展开相位确定模块905，用于根据所述相位级次对所述包裹相位进行相位解包裹，得到所述被测物体的展开相位。
可选的，所述三值化处理模块903包括：
灰度处理单元，用于对所述两幅三灰度编码采集图像进行空间灰度平均处理；
三值化处理单元，用于对所述空间灰度平均处理后的两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理。
可选的，所述三值化处理模块903还包括：
伪码去除单元，用于根据所述两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值，将黑、白边界出现的灰色伪码去除。
可选的，所述相位级次确定模块904包括：
编码值组合单元，用于将所述两幅三灰度编码采集图像中像素坐标相同的每组三值化编码值进行组合，得到采集图像组合编码值序列；
首个组合编码值获取单元，用于从所述采集图像组合编码值序列中获取首个组合编码值；
匹配组合编码值获取单元，用于从所述三灰度解码图的目标组合编码值序列中获取与所述首个组合编码值相匹配的多个匹配组合编码值，以及每个匹配组合编码值前/后相邻的两个组合编码值；
目标匹配组合编码值确定单元，用于从所述多个匹配组合编码值中确定满足如下条件的目标匹配组合编码值：目标匹配组合编码值前/后相邻的两个组合编码值，与所述采集图像组合编码值序列中所述首个组合编码值前/后相邻的两个组合编码值相匹配；
相位级次确定单元，用于获取所述目标匹配组合编码值在所述三灰度解码图中对应的目标索引位置，并将所述目标索引位置作为所述首个组合编码值的相位级次。
可选的，所述相位级次确定单元，包括：
当前组合编码值确定子单元，用于将所述采集图像组合编码值序列中所述首个组合编码值后的下一个组合编码值作为当前组合编码值，所述目标索引位置的下一个索引位置作为当前索引位置；
判断子单元，用于判断所述当前组合编码值，与所述当前索引位置在所述三灰度解码图中对应的组合编码值是否相匹配；
匹配处理子单元，用于所述判断子单元判断为相匹配，则将所述当前索引位置作为所述当前组合编码值的相位级次；
不匹配处理子单元，用于所述判断子单元判断为不匹配，则将所述当前组合编码值的下一个组合编码值的空间邻域编码值，与所述当前索引位置下一个索引位置对应的组合编码值的空间邻域编码值相匹配，并根据匹配结果确定所述当前组合编码值的相位级次；
循环处理子单元，用于将所述当前组合编码值的下一个组合编码值作为新的当前组合编码值，将所述当前索引位置的下一个索引位置作为新的当前索引位置，并针对所述新的当前组合编码值返回执行所述判断的步骤，直到确定所述采集图像组合编码值序列中每个组合编码值的相位级次为止。
本申请实施例所提供的三维测量装置可执行本申请任意实施例所提供的三维测量方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图12为本申请实施例四提供的一种计算机设备的结构示意图。图12示出了适于用来实现本申请实施方式的示例性计算机设备12的框图。图12显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图12所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图12未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图12中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本申请各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本申请所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本申请实施例所提供的三维测量方法。
注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种三维测量方法，其特征在于，包括：
将三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图依次投影到被测物体表面，并采集得到所述被测物体表面上的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像；
根据所述三幅正弦相移条纹采集图像计算所述被测物体的包裹相位；
对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，得到所述两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值；
根据所述三值化编码值和预先配置的三灰度解码图确定相位级次，其中，所述三灰度解码图中包括目标组合编码值序列和与每个组合编码值对应的索引位置序列，各索引位置即为对应的相位级次，所述目标组合编码值序列是由所述两幅三灰度编码图中像素坐标相同的每组三值化编码值组合确定；
根据所述相位级次对所述包裹相位进行相位解包裹，得到所述被测物体的展开相位；
其中，所述根据所述三值化编码值和预先配置的三灰度解码图确定相位级次，包括：
将所述两幅三灰度编码采集图像中像素坐标相同的每组三值化编码值进行组合，得到采集图像组合编码值序列；
从所述采集图像组合编码值序列中获取首个组合编码值；
从所述三灰度解码图的目标组合编码值序列中获取与所述首个组合编码值相匹配的多个匹配组合编码值，以及每个匹配组合编码值前/后相邻的两个组合编码值；
从所述多个匹配组合编码值中确定满足如下条件的目标匹配组合编码值：目标匹配组合编码值前/后相邻的两个组合编码值，与所述采集图像组合编码值序列中所述首个组合编码值前/后相邻的两个组合编码值相匹配；
获取所述目标匹配组合编码值在所述三灰度解码图中对应的目标索引位置，并将所述目标索引位置作为所述首个组合编码值的相位级次；
将所述索引位置序列中所述目标索引位置后面的各个索引位置，按顺序分别作为所述采集图像组合编码值序列中所述首个组合编码值后各个组合编码值的相位级次。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，包括：
对所述两幅三灰度编码采集图像进行空间灰度平均处理；
对所述空间灰度平均处理后的两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，还包括：
根据所述两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值，将黑、白边界出现的灰色伪码去除。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述索引位置序列中所述目标索引位置后面的各个索引位置，按顺序分别作为所述采集图像组合编码值序列中所述首个组合编码值后各个组合编码值的相位级次，包括：
将所述采集图像组合编码值序列中所述首个组合编码值后的下一个组合编码值作为当前组合编码值，所述目标索引位置的下一个索引位置作为当前索引位置；
判断所述当前组合编码值，与所述当前索引位置在所述三灰度解码图中对应的组合编码值是否相匹配；
如果相匹配，则将所述当前索引位置作为所述当前组合编码值的相位级次；
如果不匹配，则将所述当前组合编码值的下一个组合编码值的空间邻域编码值，与所述当前索引位置下一个索引位置对应的组合编码值的空间邻域编码值相匹配，并根据匹配结果确定所述当前组合编码值的相位级次；
将所述当前组合编码值的下一个组合编码值作为新的当前组合编码值，将所述当前索引位置的下一个索引位置作为新的当前索引位置，并针对所述新的当前组合编码值返回执行所述判断的步骤，直到确定所述采集图像组合编码值序列中每个组合编码值的相位级次为止。
5.一种三维测量装置，其特征在于，包括：
投影模块，用于将三幅正弦相移条纹图和两幅三灰度编码图依次投影到被测物体表面，并采集得到所述被测物体表面上的三幅正弦相移条纹采集图像和两幅三灰度编码采集图像；
包裹相位计算模块，用于根据所述三幅正弦相移条纹采集图像计算所述被测物体的包裹相位；
三值化处理模块，用于对所述两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理，得到所述两幅三灰度编码采集图像的三值化编码值；
相位级次确定模块，用于根据所述三值化编码值和预先配置的三灰度解码图确定相位级次，其中，所述三灰度解码图中包括目标组合编码值序列和与每个组合编码值对应的索引位置序列，各索引位置即为对应的相位级次，所述目标组合编码值序列是由所述两幅三灰度编码图中像素坐标相同的每组三值化编码值组合确定；
展开相位确定模块，用于根据所述相位级次对所述包裹相位进行相位解包裹，得到所述被测物体的展开相位；
其中，所述相位级次确定模块包括：
编码值组合单元，用于将所述两幅三灰度编码采集图像中像素坐标相同的每组三值化编码值进行组合，得到采集图像组合编码值序列；
首个组合编码值获取单元，用于从所述采集图像组合编码值序列中获取首个组合编码值；
匹配组合编码值获取单元，用于从所述三灰度解码图的目标组合编码值序列中获取与所述首个组合编码值相匹配的多个匹配组合编码值，以及每个匹配组合编码值前/后相邻的两个组合编码值；
目标匹配组合编码值确定单元，用于从所述多个匹配组合编码值中确定满足如下条件的目标匹配组合编码值：目标匹配组合编码值前/后相邻的两个组合编码值，与所述采集图像组合编码值序列中所述首个组合编码值前/后相邻的两个组合编码值相匹配；
相位级次确定单元，用于获取所述目标匹配组合编码值在所述三灰度解码图中对应的目标索引位置，并将所述目标索引位置作为所述首个组合编码值的相位级次。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述三值化处理模块包括：
灰度处理单元，用于对所述两幅三灰度编码采集图像进行空间灰度平均处理；
三值化处理单元，用于对所述空间灰度平均处理后的两幅三灰度编码采集图像进行三值化处理。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述相位级次确定单元，包括：
当前组合编码值确定子单元，用于将所述采集图像组合编码值序列中所述首个组合编码值后的下一个组合编码值作为当前组合编码值，所述目标索引位置的下一个索引位置作为当前索引位置；
判断子单元，用于判断所述当前组合编码值，与所述当前索引位置在所述三灰度解码图中对应的组合编码值是否相匹配；
匹配处理子单元，用于所述判断子单元判断为相匹配，则将所述当前索引位置作为所述当前组合编码值的相位级次；
不匹配处理子单元，用于所述判断子单元判断为不匹配，则将所述当前组合编码值的下一个组合编码值的空间邻域编码值，与所述当前索引位置下一个索引位置对应的组合编码值的空间邻域编码值相匹配，并根据匹配结果确定所述当前组合编码值的相位级次；
循环处理子单元，用于将所述当前组合编码值的下一个组合编码值作为新的当前组合编码值，将所述当前索引位置的下一个索引位置作为新的当前索引位置，并针对所述新的当前组合编码值返回执行所述判断的步骤，直到确定所述采集图像组合编码值序列中每个组合编码值的相位级次为止。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-4中任一所述的三维测量方法。
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