CN117788598A - 相位高度映射模型的确定方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相位高度映射模型的确定方法、装置、电子设备及介质。该方法包括：获取初始相位高度映射模型；获取放置于条纹投影测量系统中的凸棱标定对象的至少一张标定条纹投影图像，基于各标定条纹投影图像确定目标相对相位图像；基于目标相对相位图像中各像素点的像素点信息，以及凸棱标定对象的高度信息确定初始相位高度映射模型的标定参数；基于标定参数和初始相位高度映射模型确定目标相位高度映射模型。通过本发明公开的技术方案，解决了现有技术中标定过程操作繁琐，且得到的相位高度映射模型的标定精度不易控制的问题，实现了在标定过程中方便快捷和易于操作，以及得到的相位高度映射模型的标定参数精度稳定且较高。

Description

相位高度映射模型的确定方法、装置、电子设备及介质

技术领域

本发明涉及图像测量技术领域，尤其涉及一种相位高度映射模型的确定方法、装置、电子设备及介质。

背景技术

三维物体轮廓测量技术广泛用于工业制造，光学工程和机器人视觉等领域，通过对物体图像分析，进而得到被测物表面的三维轮廓信息。其中使用最多的是基于正弦光栅条纹投影的相移轮廓技术(PMP)，该技术基于数投影设备DLP对物体投射正弦结构光条纹，并用高速工业拍摄设备采集物体条纹图，根据拍摄设备-投影设备构造的相位-高度的映射关系，进而重建物体表面轮廓。由于相移相位的连续性和可靠性，该技术具有高精度、对环境光和物体表面反射率变化不敏感等特性。为了还原待测物体的高度信息，需要构建由物体高度调制引起的相位与高度的映射模型。

现有技术中的映射通过在不同位置放置圆形标定板，并且需要标定拍摄设备的内外参数来计算不同位置高度差，因此参与相位-高度模型运算的高度差依赖于拍摄设备标定的精度，且拍摄设备镜头畸变也会影响最终标定结果，以及该方法需多次放置标定板，操作较为繁琐。

发明内容

本发明提供了一种相位高度映射模型的确定方法、装置、电子设备及介质，以解决现有技术中标定过程操作繁琐，且得到的相位高度映射模型的标定精度不易控制的问题，实现了在参数标定过程中方便快捷和易于操作，以及参数标定完成后得到的相位高度映射模型的测量精度较高且稳定。

第一方面，本发明实施例提供了一种相位高度映射模型的确定方法，应用于条纹投影测量系统，所述系统包括投影设备和拍摄设备；所述投影设备用于将计算机生成的正弦条纹投影于被测物表面，所述拍摄设备用于采集所述被测物表面轮廓调制的条纹投影图像；所述方法包括：

获取初始相位高度映射模型；

获取放置于所述条纹投影测量系统中的凸棱标定对象的至少一张标定条纹投影图像，基于各所述标定条纹投影图像确定目标相对相位图像；

基于所述目标相对相位图像中各像素点的像素点信息，以及所述凸棱标定对象的高度信息确定所述初始相位高度映射模型的标定参数；

基于所述标定参数和所述初始相位高度映射模型确定目标相位高度映射模型。

可选的，所述拍摄光线和所述投影光线在所述被测物表面相交得到光线交点，并在相交后延长于参考平面得到拍摄光线延长点和投影光线延长点；

相应的，所述获取初始相位高度映射模型，包括：

获取所述拍摄光线延长点和所述投影光线延长点之间的延长距离以及在所述光线交点与所述参考平面之间的高度，并确定所述延长距离和所述高度之间的高度关系；

获取所述拍摄光线延长点或与所述投影光线延长点之间的延长相位差，并确定所述延长距离与所述延长相位差之间的相位差关系；

基于所述高度关系以及所述相位差关系构建所述条纹投影测量系统的相位高度映射模型。

可选的，所述基于各所述标定条纹投影图像确定目标相对相位图像，包括：

对于各所述标定条纹投影图像的同一像素点，分别获取当前像素点在各标定条纹投影中的像素属性信息；

基于各所述像素点的像素属性信息得到各所述标定条纹投影图像对应的全局相对相位图像；

确定所述全局相对相位图像中的感兴趣区域，并将所述感兴趣区域确定为目标相对相位图像。

可选的，像素点信息包括像素点值和像素点位置；

相应的，所述基于所述目标相对相位图像中各像素点的像素点信息，以及所述凸棱标定对象的高度信息确定所述初始相位高度映射模型的标定参数，包括：

获取所述目标相对相位图像中的各列像素点的像素点值，并分别确定各所述列像素点的平均像素点值；

基于所述凸棱标定对象的高度信息以及所述目标相对相位图像中各所述列像素点的平均像素点值，确定所述目标相对相位图像中的各列参数；

获取初始标定参数确定模型，基于各所述列参数以及所述目标相对相位图像中各像素点的像素点位置对所述标定参数确定模型进行模型参数拟合，得到所述目标标定参数确定模型；

获取所述全局相对相位图像中各像素点的像素点位置，基于各所述像素点的像素点位置以及所述目标标定参数确定模型确定所述初始相位高度映射模型的标定参数。

可选的，所述获取所述目标相对相位图像中的各列像素点的像素点值，并分别确定各所述列像素点的平均像素点值，包括：

对于任一列像素点来说，获取当前列像素点的最大像素点值和最小像素点值，并基于所述最大像素点值和所述最小像素点值确定所述当前列像素点的像素点阈值；

基于所述像素点阈值以及所述当前列像素点中的各像素点的像素点值，确定所述当前列像素点中的第一像素点和第二像素点，并基于所述第一像素点和所述第二像素点确定所述当前列像素点的平均像素点值。

可选的，所述获取初始标定参数确定模型，包括：

获取所述投影设备垂直于参考平面的垂直交点，确定所述垂直交点和投影光线延长点之间的垂直延长距离；

获取所述投影设备与所述参考平面之间的垂直距离，并确定所述垂直距离和所述垂直延长距离之间的垂直关系；

获取所述垂直关系与所述标定参数之间的参数关系，基于所述参数关系构建用于确定标定参数的初始标定参数确定模型。

可选的，所述方法还包括：

获取至少一张待测条纹投影图像，基于各所述待测条纹投影图像确定待测相对相位图像；

获取预设的解包裹算法，对所述待测相对相位图像中各像素点的相对相位进行解包裹处理，得到所述待测相对相位图像中各所述像素点的绝对相位；

将各所述绝对相位输入至所述目标相位高度映射模型，得到各像素点的高度信息；

基于各所述像素点的高度信息重建得到所述被测物的三维轮廓。

第二方面，本发明实施例还提供了一种相位高度映射模型的确定装置，该装置包括：

初始相位高度映射模型获取模块，用于获取初始相位高度映射模型；

目标相对相位图像获得模块，用于获取放置于所述条纹投影测量系统中的凸棱标定对象的至少一张标定条纹投影图像，基于各所述标定条纹投影图像确定目标相对相位图像；

标定参数确定模块，用于基于所述目标相对相位图像中各像素点的像素点信息，以及所述凸棱标定对象的高度信息确定所述初始相位高度映射模型的标定参数；

目标相位高度映射模型确定模块，用于基于所述标定参数和所述初始相位高度映射模型确定目标相位高度映射模型。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的相位高度映射模型的确定方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的相位高度映射模型的确定方法。

本发明实施例提供的技术方案，获取初始相位高度映射模型；获取放置于条纹投影测量系统中的凸棱标定对象的至少一张标定条纹投影图像，基于各标定条纹投影图像确定目标相对相位图像；基于目标相对相位图像中各像素点的像素点信息，以及凸棱标定对象的高度信息确定初始相位高度映射模型的标定参数；基于标定参数和初始相位高度映射模型确定目标相位高度映射模型。上述技术方案中简化了传统的相移轮廓术中的相位高度映射模型，在计算机运算量方面耗时大为减少且编程更易实现。此外，在该模型的基础上，设计已知高度差的高精度凸棱标定量块在图像ROI区域标定并使用最小二乘拟合到全图分辨率上的方法相较于传统的在不同位置放置标定板和利用多次移动升降平台的标定方法，精度更高且在实际场景下更易操作，解决了现有技术中标定过程操作繁琐，且得到的相位高度映射模型的标定精度不易控制的问题，实现了在参数标定过程中方便快捷和易于操作，以及参数标定完成后得到的相位高度映射模型的测量精度较高且稳定。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例一提供的一种相位高度映射模型的确定方法的流程图；

图2是根据本发明实施例一提供的一种条纹投影测量系统的结构示意图；

图3是根据本发明实施例一提供的一种凸棱标定对象的结构示意图；

图4是根据本发明实施例二提供的一种相位高度映射模型的确定方法的流程图；

图5是根据本发明实施例三提供的一种相位高度映射模型的确定装置的结构示意图；

图6是实现本发明实施例的相位高度映射模型的确定方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

可以理解的是，在使用本公开各实施例公开的技术方案之前，均应当依据相关法律法规通过恰当的方式对本公开所涉及个人信息的类型、使用范围、使用场景等告知用户并获得用户的授权。

例如，在响应于接收到用户的主动请求时，向用户发送提示信息，以明确地提示用户，其请求执行的操作将需要获取和使用到用户的个人信息。从而，使得用户可以根据提示信息来自主地选择是否向执行本公开技术方案的操作的电子设备、应用程序、服务器或存储介质等软件或硬件提供个人信息。

作为一种可选的但非限定性的实现方式，响应于接收到用户的主动请求，向用户发送提示信息的方式例如可以是弹窗的方式，弹窗中可以以文字的方式呈现提示信息。此外，弹窗中还可以承载供用户选择“同意”或者“不同意”向电子设备提供个人信息的选择控件。

可以理解的是，上述通知和获取用户授权过程仅是示意性的，不对本公开的实现方式构成限定，其它满足相关法律法规的方式也可应用于本公开的实现方式中。

可以理解的是，本技术方案所涉及的数据(包括但不限于数据本身、数据的获取或使用)应当遵循相应法律法规及相关规定的要求。

实施例一

图1为本发明实施例一提供了一种相位高度映射模型的确定方法的流程图，本实施例可适用于对物体进行三维轮廓测量的情况，该方法可以由相位高度映射模型的确定装置来执行，该相位高度映射模型的确定装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该相位高度映射模型的确定装置可配置于智能终端以及云端服务器中。如图1所示，该方法包括：

S110、获取初始相位高度映射模型。

在本发明实施例中，相位高度映射模型为在进行三维物体轮廓测量中用于确定放置于预先搭建的条纹投影测量系统中的被测物体表面的高度信息的模型。具体的参见图2，条纹投影测量系统包括投影设备和拍摄设备；拍摄光线和所述投影光线在所述被测物表面相交得到光线交点，并在相交后延长于参考平面得到拍摄光线延长点和投影光线延长点。所述投影设备用于将计算机生成的正弦条纹投影于被测物表面，所述拍摄设备用于采集所述被测物表面轮廓调制的条纹投影图像。

需要说明的是，本实施例中条纹投影测量系统中的投影设备和拍摄设备不在同一条参考平面，从而降低在实际应用过程中的系统搭建误差，从而提高参数标定完成后得到的相位高度映射模型的测量精度较高且稳定。

本实施例中初始相位高度映射模型为预先构建的光线交点到参考平面之间的高度和光线交点到参考平面的相位差之间的映射关系模型。上述构建的初始相位高度映射模型中包括标定参数，标定参数用于表征高度和相位差之间的映射关系。具体的，初始相位高度映射模型中的标定参数为待确定的未知参数。

可选的，本实施例中构建初始相位高度映射模型的方法可以包括：获取所述拍摄光线延长点和所述投影光线延长点之间的延长距离以及在所述光线交点与所述参考平面之间的高度，并确定所述延长距离和所述高度之间的高度关系；获取所述拍摄光线延长点或与所述投影光线延长点之间的延长相位差，并确定所述延长距离与所述延长相位差之间的相位差关系；基于所述高度关系以及所述相位差关系构建所述条纹投影测量系统的相位高度映射模型。

参见图2，投影设备为投影仪，拍摄设备为工业相机；OpB为投影仪的光轴；相机为正向投影，OcG为相机的光轴，EF为相机在参考平面上的视场范围；拍摄光线和所述投影光线在所述被测物表面相交得到光线交点，即A点；拍摄光线和所述投影光线在相交后延长于参考平面得到拍摄光线延长点和投影光线延长点，即B点和C点，并且B点、C点和参考平面的夹角分别为β和θ，d为投影仪到参考平面的距离，物体A点垂直于参考平面，相交于D点，物体A距离参考平面的距离为△h。

具体的，获取B点和C点之间的延长距离以及在所述A点与所述参考平面之间的高度△h，并确定所述延长距离和所述高度之间的高度关系；示例性的，高度关系表达式可以如下述所示；

具体的，获取B点和C点之间的相位，即φ_B和φ_C，并确定两点之间的延长相位差，即φ_CB；并确定所述延长距离与所述延长相位差之间的相位差关系；示例性的，相位差关系表达式可以如下述所示；

其中，p表示条纹投影图像中的条纹周期。

具体的，联立表达式(1)和表达式(2)，可以得到基于所述高度关系以及所述相位差关系所构建的所述条纹投影测量系统的相位高度映射模型的表达式；示例性的，表达式如下所示：

在本实施例中，由于A点和C点位于同一投影光线中，即投影强度相同，所以A点和C点相位相同，故有φ_CB＝φ_AB。基于此，上述表达式(3)还可以表述为下述表达式的表述形式；示例性的，表达式如下：

由于该模型采用高分辨率工业相机搭配远心镜头，相移轮廓测量视野设定于G点附近区域内，故有cotθ趋近于0的近似条件，因此上述表达式(4)可以表述为下述表达式；示例性的，表达式如下：

其中，X表示标定参数。

具体的，上述表达式(5)为本发明实施例构建的初始相位高度映射模型的最终表述形式，即用于表征高度关系和所述相位差关系的表达式。可选的，为得到精确的标定参数X，本发明实施例的技术方案还预先制作了一个已知高度差△h的凸棱标定块，基于该凸棱标定块求解上述标定参数，得到构建完成的目标相位高度映射模型，以实现对被测物体的三维轮廓进行测量。

S120、获取放置于所述条纹投影测量系统中的凸棱标定对象的至少一张标定条纹投影图像，基于各所述标定条纹投影图像确定目标相对相位图像。

在本发明实施例中，凸棱标定对象可以理解为预先设置的凸棱标定块，具体的参见图3，凸棱标定块的凸棱高度为△h。

具体的，获取至少一张标定条纹图像的方式可以包括但不限于采用投影设备将计算机输出的不同条纹投影至凸棱标定块上，并分别采用拍摄设备对该投影设备投影出的各条纹投影进行拍摄，得到各标定条纹图像；可选的，还可以预先在凸棱标定块周围环绕设置多个投影设备，将计算机输出的同一条纹投影至凸棱标定块上，进而分别采用拍摄设备对各投影设备投影出的条纹投影进行拍摄，得到各标定条纹图像。

可选的，基于各所述标定条纹投影图像确定目标相对相位图像的方法可以包括：对于各所述标定条纹投影图像的同一像素点，分别获取当前像素点在各标定条纹投影中的像素属性信息；基于各所述像素点的像素属性信息得到各所述标定条纹投影图像对应的全局相对相位图像；确定所述全局相对相位图像中的感兴趣区域，并将所述感兴趣区域确定为目标相对相位图像。

其中，所述像素属性信息中包括亮度信息和相位偏移量。具体的，将各待标定条纹投影图像中的各像素点进行比对，分别确定各条纹投影图像中位于同一像素位置的像素点。对于任一像素点来说，例如像素点1，分别确定各条纹投影图像中的像素点1的亮度信息以及相位偏移量，具体的，亮度信息包括光场背景光强和调制光强。像素点的亮度表达式可以基于下述表达式进行表述；示例性的，表达式包括：

I_i(x,y)＝a(x,y)+b(x,y)cos[φ(x,y)+δ_i] (6)

其中Ii(x,y)表示条纹图像在i处的亮度，a(x,y)表示光场背景光强，b(x,y)表示调制光强，φ(x,y)表示相位，δ_i表示相位偏移量。

可选的，可以基于上述方式得到标定条纹投影图像中各像素点的亮度信息，并通过相位分析技术对各像素点的亮度信息进行处理，解调出各像素点的相对相位φ(x,y)。示例性的，相位分析技术的表达式如下：

具体的，由于全局相对相位图像中的像素点较多，基于各像素点的像素点信息进行参数标定，使在参数标定的过程中数据计算量较大，从而导致参数标定耗时较长，并且对标定所使用的计算机系统也有较高的要求。基于上述问题，本实施例中的技术方案在得到全局相对相位图像的基础上，确定所述全局相对相位图像中的感兴趣区域，并将所述感兴趣区域确定为目标相对相位图像。其中，感兴趣区域包括至少一条凸棱标定块。

具体的，基于得到的目标相对相位图像进行参数标定，以减小数据计算量，提高标定效率。

S130、基于所述目标相对相位图像中各像素点的像素点信息，以及所述凸棱标定对象的高度信息确定所述初始相位高度映射模型的标定参数。

在本发明实施例中，像素点的像素点信息包括像素点在目标相对相位图像中的像素点位置和像素点值。

可选的，本实施例中确定初始相位高度映射模型的标定参数的方法可以包括：获取所述目标相对相位图像中的各列像素点的像素点值，并分别确定各所述列像素点的平均像素点值；基于所述凸棱标定对象的高度信息以及所述目标相对相位图像中各所述列像素点的平均像素点值，确定所述目标相对相位图像中的各列参数；获取初始标定参数确定模型，基于各所述列参数以及所述目标相对相位图像中各像素点的像素点位置对所述标定参数确定模型进行模型参数拟合，得到所述目标标定参数确定模型；获取所述全局相对相位图像中各像素点的像素点位置，基于各所述像素点的像素点位置以及所述目标标定参数确定模型确定所述初始相位高度映射模型的标定参数。

可选的，对于任一列像素点来说，确定该列像素点的平均像素点值的方法可以包括：获取当前列像素点的最大像素点值和最小像素点值，并基于所述最大像素点值和所述最小像素点值确定所述当前列像素点的像素点阈值；基于所述像素点阈值以及所述当前列像素点中的各像素点的像素点值，确定所述当前列像素点中的第一像素点和第二像素点，并基于所述第一像素点和所述第二像素点确定所述当前列像素点的平均像素点值。

具体的，获取当前列像素点的最大像素点值gray_max以及最小像素点值gray_min，并基于所述最大像素点值和所述最小像素点值确定所述当前列像素点的像素点阈值。具体的，可以基于下述表达式得到当前列像素点的像素点阈值；示例性的，表达式如下：

本实施例中，第一像素点可以理解为大于像素点阈值的点，第一像素点的数量包括至少一个，用于表征凸棱标定块中位于凸面的区域；第二像素点可以理解为小于像素点阈值的点，第一像素点的数量包括至少一个，用于表征凸棱标定块中位于凹面的区域。具体的，可以基于上述基于所述第一像素点和所述第二像素点确定所述当前列像素点的平均像素点值gray_ave。具体的，获取第一像素点gray_1以及第二像素点gray_2，并基于下述表达式进行确定平均像素点值；示例性的，表达式如下所示：

可选的，基于上述实施方式确定各列像素点的像素点平均值。具体的，获取凸棱标定块的高度信息，即△h，并基于△h以及gray_ave得到目标相对相位图像中的各列参数。可选的，列参数可以基于下述表达式进行确定；示例性的，表达式包括：

其中，X_i表示第i列的列参数。

具体的，获取初始标定参数确定模型。可选的，初始标定参数确定模型可以是预先构建的，具体的，构建初始标定参数确定模型的过程可以包括：获取所述投影设备垂直于参考平面的垂直交点，确定所述垂直交点和投影光线延长点之间的垂直延长距离；获取所述投影设备与所述参考平面之间的垂直距离，并确定所述垂直距离和所述垂直延长距离之间的垂直关系；获取所述垂直关系与所述标定参数之间的参数关系，基于所述参数关系构建用于确定标定参数的初始标定参数确定模型。

具体的继续参见图2，获取投影设备垂直于参考平面的垂直交点H点，确定垂直交点H点和投影光线延长点C之间的垂直延长距离，即CH；获取投影设备与所述参考平面之间的垂直距离d，并确定垂直距离d和所述垂直延长距离之间的垂直关系；示例性的，垂直关系可以基于下述表达式表述：

其中，a＝HE，b为相机分辨率(mm/px)，x为相机像素坐标。

具体的，联立表达式(11)和表达式(5)，得到关于标定参数X的表达式；示例性的，表达式如下：

令即上述表达式(12)可以改写为下述表达式，即初始标定参数确定模型的表达式可以为：

其中，x表示像素点坐标，m和n分别表示模型系数。

具体的，获取目标相对相位图像中各像素点的像素点位置的情况下，并基于获得的目标相对相位图像中各列像素点的列参数X_i和各像素点的像素点位置x对上述初始标定参数确定模型中的m和n进行参数拟合，得到拟合结果，将该拟合结果代入至初始标定参数确定模型中，得到目标标定参数确定模型。

在上述得到目标的标定参数确定模型的情况下，获取所述全局相对相位图像中各像素点的像素点位置，基于各所述像素点的像素点位置以及所述目标标定参数确定模型确定所述初始相位高度映射模型的标定参数。

S140、基于所述标定参数和所述初始相位高度映射模型确定目标相位高度映射模型。

在本发明实施例中，在得到标定参数X以及初始相位高度映射模型△h＝Xφ_AB的情况下，将得到的标定参数X代入至上述模型△h＝Xφ_AB中，得到目标相位高度映射模型。

在本发明实施例中，上述技术方案在得到目标相位高度映射模型之前，还包括：基于标准量块对标定精度进行高度差精度验证，通过对1mm高度差的标定量块投射同样的正弦条纹图并获取条纹图像，利用标定的系数X检测高度差Δh，然后与真值进行精度验证。若精度验证结果处于预设误差范围内，则说明当前得到的模型符合标准，即将其作为目标相位高度映射模型对被测物进行三维轮廓测量；反之，若不符合标准，则将其模型中的标定参数进行参数修正，直至符合标准后作为目标相位高度映射模型对被测物进行三维轮廓测量。

本发明实施例提供的技术方案，获取初始相位高度映射模型；获取放置于条纹投影测量系统中的凸棱标定对象的至少一张标定条纹投影图像，基于各标定条纹投影图像确定目标相对相位图像；基于目标相对相位图像中各像素点的像素点信息，以及凸棱标定对象的高度信息确定初始相位高度映射模型的标定参数；基于标定参数和初始相位高度映射模型确定目标相位高度映射模型。上述技术方案中简化了传统的相移轮廓术中的相位高度映射模型，在计算机运算量方面耗时大为减少且编程更易实现。此外，在该模型的基础上，设计已知高度差的高精度凸棱标定量块在图像ROI区域标定并使用最小二乘拟合到全图分辨率上的方法相较于传统的在不同位置放置标定板和利用多次移动升降平台的标定方法，精度更高且在实际场景下更易操作，解决了现有技术中标定过程操作繁琐，且得到的相位高度映射模型的标定精度不易控制的问题，实现了在参数标定过程中方便快捷和易于操作，以及参数标定完成后得到的相位高度映射模型的测量精度较高且稳定。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的一种相位高度映射模型的确定方法的流程图。本实施例的技术方案可以与上述实施例中的任一实施方式相结合。在上述实施例的基础上，可选的，所述方法还包括：获取至少一张待测条纹投影图像，基于各所述待测条纹投影图像确定待测相对相位图像；

获取预设的解包裹算法，对所述待测相对相位图像中各像素点的相对相位进行解包裹处理，得到所述待测相对相位图像中各所述像素点的绝对相位；

将各所述绝对相位输入至所述目标相位高度映射模型，得到各像素点的高度信息；

基于各所述像素点的高度信息重建得到所述被测物的三维轮廓。

如图4所示，该方法包括：

S210、获取初始相位高度映射模型。

S220、获取放置于所述条纹投影测量系统中的凸棱标定对象的至少一张标定条纹投影图像，基于各所述标定条纹投影图像确定目标相对相位图像。

S230、基于所述目标相对相位图像中各像素点的像素点信息，以及所述凸棱标定对象的高度信息确定所述初始相位高度映射模型的标定参数。

S240、基于所述标定参数和所述初始相位高度映射模型确定目标相位高度映射模型。

S250、获取至少一张待测条纹投影图像，基于各所述待测条纹投影图像确定待测相对相位图像；获取预设的解包裹算法，对所述待测相对相位图像中各像素点的相对相位进行解包裹处理，得到所述待测相对相位图像中各所述像素点的绝对相位。

S260、将各所述绝对相位输入至所述目标相位高度映射模型，得到各像素点的高度信息；基于各所述像素点的高度信息重建得到所述被测物的三维轮廓。

在本发明实施例中，在得到目标相位高度映射模型的基础上，可以通过该目标相位高度映射模型确定待测物体的高度值。具体的，相机触发投影仪投射相移条纹图到待测物体表面，并同时用相机拍摄物体条纹图像；然后计算全局图像的相位，该相位为包裹相位，范围为(-π，π)；接着采用空间相位解包裹算法将该包裹相位展开，获得相对相位然后对该全局相对相位图进行高斯滤波操作，提出噪点增加平滑度；最后利用目标相位高度映射模型得到被测物表面的高度信息，并将基于待测物的位置信息以及被测物表面的高度信息确定被测物的点云信息，进而基于点云信息得到待测物体的三维轮廓。

本发明实施例提供的技术方案，通过利用已经标定参数的目标相位高度映射模型确定待测物的高度信息，并得到待测物的点云信息，进而基于点云信息得到待测物体的三维轮廓，实现了在参数标定过程中方便快捷和易于操作，以及参数标定完成后得到的相位高度映射模型的测量精度较高且稳定，从而使得到的待测物体的三维轮廓信息更加准确。

实施例三

图5为本发明实施例三提供的一种相位高度映射模型的确定装置的结构示意图。如图5所示，该装置包括：初始相位高度映射模型获取模块310、目标相对相位图像获得模块320、标定参数确定模块330以及目标相位高度映射模型确定模块340；其中，

初始相位高度映射模型获取模块310，用于获取初始相位高度映射模型；

目标相对相位图像获得模块320，用于获取放置于所述条纹投影测量系统中的凸棱标定对象的至少一张标定条纹投影图像，基于各所述标定条纹投影图像确定目标相对相位图像；

标定参数确定模块330，用于基于所述目标相对相位图像中各像素点的像素点信息，以及所述凸棱标定对象的高度信息确定所述初始相位高度映射模型的标定参数；

目标相位高度映射模型确定模块340，用于基于所述标定参数和所述初始相位高度映射模型确定目标相位高度映射模型。

在上述实施方式的基础上，可选的，所述拍摄光线和所述投影光线在所述被测物表面相交得到光线交点，并在相交后延长于参考平面得到拍摄光线延长点和投影光线延长点；

相应的，初始相位高度映射模型获取模块310，包括：

高度关系确定单元，用于获取所述拍摄光线延长点和所述投影光线延长点之间的延长距离以及在所述光线交点与所述参考平面之间的高度，并确定所述延长距离和所述高度之间的高度关系；

相位差关系确定单元，用于获取所述拍摄光线延长点或与所述投影光线延长点之间的延长相位差，并确定所述延长距离与所述延长相位差之间的相位差关系；

相位高度映射模型构建单元，用于基于所述高度关系以及所述相位差关系构建所述条纹投影测量系统的相位高度映射模型。

在上述实施方式的基础上，可选的，目标相对相位图像获得模块320，包括：

像素属性信息获取单元，用于对于各所述标定条纹投影图像的同一像素点，分别获取当前像素点在各标定条纹投影中的像素属性信息；

全局相对相位图像获得单元，用于基于各所述像素点的像素属性信息得到各所述标定条纹投影图像对应的全局相对相位图像；

目标相对相位图像确定单元，用于确定所述全局相对相位图像中的感兴趣区域，并将所述感兴趣区域确定为目标相对相位图像。

在上述实施方式的基础上，可选的，像素点信息包括像素点值和像素点位置；

相应的，标定参数确定模块330，包括：

平均像素点值确定单元，用于获取所述目标相对相位图像中的各列像素点的像素点值，并分别确定各所述列像素点的平均像素点值；

列参数确定单元，用于基于所述凸棱标定对象的高度信息以及所述目标相对相位图像中各所述列像素点的平均像素点值，确定所述目标相对相位图像中的各列参数；

标定参数确定模型确定单元，用于获取初始标定参数确定模型，基于各所述列参数以及所述目标相对相位图像中各像素点的像素点位置对所述标定参数确定模型进行模型参数拟合，得到所述目标标定参数确定模型；

标定参数确定单元，用于获取所述全局相对相位图像中各像素点的像素点位置，基于各所述像素点的像素点位置以及所述目标标定参数确定模型确定所述初始相位高度映射模型的标定参数。

在上述实施方式的基础上，可选的，平均像素点值确定单元，包括：

像素点阈值确定子单元，用于对于任一列像素点来说，获取当前列像素点的最大像素点值和最小像素点值，并基于所述最大像素点值和所述最小像素点值确定所述当前列像素点的像素点阈值；

平均像素点值确定子单元，用于基于所述像素点阈值以及所述当前列像素点中的各像素点的像素点值，确定所述当前列像素点中的第一像素点和第二像素点，并基于所述第一像素点和所述第二像素点确定所述当前列像素点的平均像素点值。

在上述实施方式的基础上，可选的，标定参数确定模型确定单元，包括：

垂直延长距离获得单元，用于获取所述投影设备垂直于参考平面的垂直交点，确定所述垂直交点和投影光线延长点之间的垂直延长距离；

垂直关系确定单元，用于获取所述投影设备与所述参考平面之间的垂直距离，并确定所述垂直距离和所述垂直延长距离之间的垂直关系；

初始标定参数确定模型构建单元，用于获取所述垂直关系与所述标定参数之间的参数关系，基于所述参数关系构建用于确定标定参数的初始标定参数确定模型。

在上述实施方式的基础上，可选的，所述装置还包括：

待测相对相位图像获取单元，用于获取至少一张待测条纹投影图像，基于各所述待测条纹投影图像确定待测相对相位图像；

绝对相位获得单元，用于获取预设的解包裹算法，对所述待测相对相位图像中各像素点的相对相位进行解包裹处理，得到所述待测相对相位图像中各所述像素点的绝对相位；

高度信息获得单元，用于将各所述绝对相位输入至所述目标相位高度映射模型，得到各像素点的高度信息；

三维轮廓获得单元，用于基于各所述像素点的高度信息重建得到所述被测物的三维轮廓。

本发明实施例所提供的相位高度映射模型的确定装置可执行本发明任意实施例所提供的相位高度映射模型的确定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图6示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图6所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如相位高度映射模型的确定方法。

在一些实施例中，相位高度映射模型的确定方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的相位高度映射模型的确定方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行相位高度映射模型的确定方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种相位高度映射模型的确定方法，其特征在于，应用于条纹投影测量系统，所述条纹投影测量系统包括投影设备和拍摄设备；所述投影设备用于将计算机生成的正弦条纹投影于被测物表面，所述拍摄设备用于采集所述被测物表面轮廓调制的条纹投影图像；所述方法包括：

获取初始相位高度映射模型；

获取放置于所述条纹投影测量系统中的凸棱标定对象的至少一张标定条纹投影图像，基于各所述标定条纹投影图像确定目标相对相位图像；

基于所述目标相对相位图像中各像素点的像素点信息，以及所述凸棱标定对象的高度信息确定所述初始相位高度映射模型的标定参数；

基于所述标定参数和所述初始相位高度映射模型确定目标相位高度映射模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拍摄光线和所述投影光线在所述被测物表面相交得到光线交点，并在相交后延长于参考平面得到拍摄光线延长点和投影光线延长点；

相应的，所述获取初始相位高度映射模型，包括：

获取所述拍摄光线延长点和所述投影光线延长点之间的延长距离以及在所述光线交点与所述参考平面之间的高度，并确定所述延长距离和所述高度之间的高度关系；

获取所述拍摄光线延长点或与所述投影光线延长点之间的延长相位差，并确定所述延长距离与所述延长相位差之间的相位差关系；

基于所述高度关系以及所述相位差关系构建所述条纹投影测量系统的相位高度映射模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各所述标定条纹投影图像确定目标相对相位图像，包括：

对于各所述标定条纹投影图像的同一像素点，分别获取当前像素点在各标定条纹投影中的像素属性信息；所述像素属性信息中包括亮度信息和相位偏移量；

基于各所述像素点的像素属性信息得到各所述标定条纹投影图像对应的全局相对相位图像；

确定所述全局相对相位图像中的感兴趣区域，并将所述感兴趣区域确定为目标相对相位图像。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，像素点信息包括像素点值和像素点位置；

相应的，所述基于所述目标相对相位图像中各像素点的像素点信息，以及所述凸棱标定对象的高度信息确定所述初始相位高度映射模型的标定参数，包括：

获取所述目标相对相位图像中的各列像素点的像素点值，并分别确定各所述列像素点的平均像素点值；

基于所述凸棱标定对象的高度信息以及所述目标相对相位图像中各所述列像素点的平均像素点值，确定所述目标相对相位图像中的各列参数；

获取初始标定参数确定模型，基于各所述列参数以及所述目标相对相位图像中各像素点的像素点位置对所述标定参数确定模型进行模型参数拟合，得到所述目标标定参数确定模型；

获取所述全局相对相位图像中各像素点的像素点位置，基于各所述像素点的像素点位置以及所述目标标定参数确定模型确定所述初始相位高度映射模型的标定参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标相对相位图像中的各列像素点的像素点值，并分别确定各所述列像素点的平均像素点值，包括：

对于任一列像素点来说，获取当前列像素点的最大像素点值和最小像素点值，并基于所述最大像素点值和所述最小像素点值确定所述当前列像素点的像素点阈值；

基于所述像素点阈值以及所述当前列像素点中的各像素点的像素点值，确定所述当前列像素点中的第一像素点和第二像素点，并基于所述第一像素点和所述第二像素点确定所述当前列像素点的平均像素点值。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取初始标定参数确定模型，包括：

获取所述投影设备垂直于参考平面的垂直交点，确定所述垂直交点和投影光线延长点之间的垂直延长距离；

获取所述投影设备与所述参考平面之间的垂直距离，并确定所述垂直距离和所述垂直延长距离之间的垂直关系；

获取所述垂直关系与所述标定参数之间的参数关系，基于所述参数关系构建用于确定标定参数的初始标定参数确定模型。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取至少一张待测条纹投影图像，基于各所述待测条纹投影图像确定待测相对相位图像；

获取预设的解包裹算法，对所述待测相对相位图像中各像素点的相对相位进行解包裹处理，得到所述待测相对相位图像中各所述像素点的绝对相位；

将各所述绝对相位输入至所述目标相位高度映射模型，得到各像素点的高度信息；

基于各所述像素点的高度信息重建得到所述被测物的三维轮廓。

8.一种相位高度映射模型的确定装置，其特征在于，包括：

初始相位高度映射模型获取模块，用于获取初始相位高度映射模型；

目标相对相位图像获得模块，用于获取放置于所述条纹投影测量系统中的凸棱标定对象的至少一张标定条纹投影图像，基于各所述标定条纹投影图像确定目标相对相位图像；

标定参数确定模块，用于基于所述目标相对相位图像中各像素点的像素点信息，以及所述凸棱标定对象的高度信息确定所述初始相位高度映射模型的标定参数；

目标相位高度映射模型确定模块，用于基于所述标定参数和所述初始相位高度映射模型确定目标相位高度映射模型。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的相位高度映射模型的确定方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的相位高度映射模型的确定方法。