专利名称：一种静态三维图像采集的结构光方法
技术领域：
本发明涉及一种三维实时摄像中静态三维图像采集的结构光方法，属于三维图像信息采 集领域。
背景技术：
现有技术中，采集静态三维图像的结构光方法为了提高三维精度， 一般会将结构光图案 中条纹的空间频率提高(即使条纹变密)，这样做会导致当物体表面形状出现突变的时候，采 集到的三维图像会出现明显的错误区域。另外，为了增加采集的信息量，目前有些方法必须 采用彩色结构光光源和彩色图像采集设备，增加了实现成本。
发明内容
本发明针对背景技术中静态三维图像采集技术存在的缺陷而提出一种采集效果好、不受 采集目标表面形状影响的静态三维图像采集的结构光方法。
本发明的静态三维图像采集的结构光方法，包括如下步骤
(1) 在采集装置中确定IP模式和DP模式结构光的灰度条纹周期，形成相应的IP模式灰度 粗条纹结构光图案和DP模式灰度细条纹结构光图案，其中IP模式结构光即初始模式结构 光，DP模式结构光即细节模式结构光，下同；
(2) 以任意次序进行六次结构光投影，包括三次IP模式结构光投影和三次DP模式结构光投 影，每投影一次就采集一次投影目标的图像；
(3) 用IP模式结构光投影时所采集的图像数据作为计算后续DP模式结构光对应帧的三维图 像的参考信息，而不单独输出三维图像；
(4) 根据DP模式结构光投影时所采集的图像数据，计算输出一帧三维图像。 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果
1、 不一定必须采用彩色图像采集设备和结构光光源，仅需单色图像采集设备和单色结构光光 源即可，实现成本较低；
2、 不受采集目标表面形状的影响，釆集效果好，即使当物体表面形状出现突变的时候，采集
图1是本发明实施例的方法流程图。
图2是本发明中IP和DP两种模式结构光的单色灰度条纹实施例波形图，图中IP1、IP2、 IP3分别表示三次不同相位的IP模式单色灰度粗条纹结构光图案的锯齿波形，DP1、 DP2、 DP3 分别表示三次不同相位的DP模式单色灰度细条纹结构光图案的锯齿波形。
具体实施例方式
如图1所示是本发明实施例的方法流程图，具体步骤如下
(1) 在采集装置中确定IP模式和DP模式结构光的灰度条纹周期分别为1. 5和5. 5，形成相
应的IP模式灰度粗条纹结构光图案和DP模式灰度细条纹结构光图案，其中IP模式结构光
即初始模式结构光，DP模式结构光即细节模式结构光，下同；
(2) 进行三次IP模式结构光投影，每投影一次就进行一次投影目标的黑白图像采集；
(3) 进行三次DP模式结构光投影，每投影一次就进行一次投影目标的黑白图像采集；
(4) 用IP模式结构光投影时所采集的图像数据作为计算后续DP模式结构光对应帧的三维图 像的参考信息，而不单独输出三维图像；
(5) 根据DP模式结构光投影时所采集的图像数据，计算输出一帧三维图像。 实施例采用单色中的黑白图像采集设备和黑白结构光光源，IP模式和DP模式结构光以
任意次序各进行三次共六次投影和采集。
三次IP模式结构光的黑白灰度粗条纹图案是波形及频率均相同、相互间相差三分之一相 位的锯齿波、方波或正弦波，投影时有效采集区域内含a个灰度条纹周期，其中ae
， a不需要保证取整；三次DP模式结构光的黑白灰度细条纹图案也是波形及频率均相同、 相互间相差三分之一相位的锯齿波、方波或正弦波，投影时有效采集区域内含b个灰度条纹 周期，其中当是锯齿波或正弦波时，be [3， 50]，当是方波时，bE[3， 200]， b也不需要 保证取整。三种波形的实施步骤一样。
如图2所示本发明中IP和DP两种模式结构光的单色灰度条纹实施例(锯齿波)波形图。 图中IP1、 IP2、 IP3分别表示三次波形及频率均相同、相互间相差三分之一相位的IP模式 单色灰度粗条纹结构光图案的锯齿波形，DPi、 DP2、 DP3分别表示三次波形及频率均相同、 相互间相差三分之一相位的DP模式单色灰度细条纹结构光图案的锯齿波形。
权利要求
1、一种静态三维图像采集的结构光方法，其特征在于包括如下步骤(1)在采集装置中确定IP模式和DP模式结构光的灰度条纹周期，形成相应的IP模式灰度粗条纹结构光图案和DP模式灰度细条纹结构光图案，其中IP模式结构光即初始模式结构光，DP模式结构光即细节模式结构光，下同；(2)以任意次序进行六次结构光投影，包括三次IP模式结构光投影和三次DP模式结构光投影，每投影一次就采集一次投影目标的图像；(3)用IP模式结构光投影时所采集的图像数据作为计算后续DP模式结构光对应帧的三维图像的参考信息，而不单独输出三维图像；(4)根据DP模式结构光投影时所采集的图像数据，计算输出一帧三维图像。
2、 根据权利要求l所述的静态三维图像采集的结构光方法，其特征在于所述步骤(2) 中的三次IP模式结构光的单色灰度粗条纹图案是波形及频率均相同、相互间相差三分之一相 位的锯齿波、方波或正弦波，投影时有效采集区域内含a个灰度条纹周期，其中aE
。
3、 根据权利要求1所述的静态三维图像采集的结构光方法，其特征在于所述步骤(2) 中的三次DP模式结构光的单色灰度细条纹图案是波形及频率均相同、相互间相差三分之一相 位的锯齿波、方波或正弦波，投影时有效采集区域内含b个灰度条纹周期，其中当是锯齿波或正弦波时，bE[3， 50];当是方波时，be [3， 200]。
4、 根据权利要求1所述的静态三维图像采集的结构光方法，其特征在于所述步骤(2)中采集的投影目标的图像为单色灰度图像或彩色图像。
全文摘要
本发明公开了一种静态三维图像采集的结构光方法，属于三维图像信息采集领域。该方法首先确定初始模式(IP)和细节模式(DP)结构光的灰度条纹周期，形成相应的IP模式灰度粗条纹结构光图案和DP模式灰度细条纹结构光图案，然后以任意次序进行三次不同相位的IP模式和三次不同相位的DP模式结构光投影，每次投影都进行一次投影目标的图像采集，用IP模式结构光投影采集的图像数据作为计算后续DP模式结构光对应帧三维图像的参考信息，最后利用DP模式结构光投影采集的图像数据计算输出一帧三维图像。本发明方法仅需单色图像采集设备和单色结构光光源，采集效果良好，不受采集目标表面形状影响。
文档编号G03B35/08GK101650523SQ20091018450
公开日2010年2月17日 申请日期2009年8月28日 优先权日2009年8月28日
发明者伟 衡 申请人:东南大学