一种基于自适应条纹的投影仪镜头畸变校正方法及其系统与流程

技术特征：

1.一种基于自适应条纹的投影仪镜头畸变校正方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一、利用条纹投影测量系统获取标准平板的绝对相位；

步骤二、根据所述绝对相位，计算由于投影仪的镜头畸变引起的相位误差；

步骤三、定义垂直于投影仪镜头光轴的一平面G，根据所述相位误差计算平面G与投影平面的映射关系；

步骤四、根据所述映射关系，生成变频、相移自适应条纹用于投影，使得投影仪投出的条纹在平面G上为标准的正弦条纹。

2.如权利要求1所述的基于自适应条纹的投影仪镜头畸变校正方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：

利用投影仪向标准平板分别投射一套竖直和水平的变频、相移正弦条纹图，然后采用条纹分析技术分析相机记录的正弦条纹图，并获得标准平板的绝对相位(Φ_m,h,Φ_m,v)。

3.如权利要求2所述的基于自适应条纹的投影仪镜头畸变校正方法，其特征在于，所述步骤二具体包括：

利用公式拟合测量的绝对相位获得载波相位分布，其中，Φ_c(i,j)表示在像素点(i，j)处拟合的载波相位，r,s,t,u,v表示与系统参数相关的系数；

然后将测量的绝对相位(Φ_m,h,Φ_m,v)减去拟合的载波相位Φ_c(i,j)，即可获得由于投影仪的镜头畸变引起的相位误差(ΔΦ_a,h,ΔΦ_a,v)。

4.如权利要求3所述的基于自适应条纹的投影仪镜头畸变校正方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：

利用步骤一中测量的绝对相位(Φ_m,h,Φ_m,v)，建立投影平面与相机像面之间等相位点对的映射关系为其中，(s₁,t₁)为投影平面上的像素点，(s₁,t₁)像素点的相位与相机像面上的像素点(i，j)的相位相等；

根据步骤二中得到的相位误差(ΔΦ_a,h,ΔΦ_a,v)建立三维数据点集(s₁,t₁,ΔΦ_a,h(i,j))和(s₁,t₁,ΔΦ_a,v(i,j))；

利用泽尼克多项式拟合上述两个三维数据点集(s₁,t₁,ΔΦ_a,h(i,j))和(s₁,t₁,ΔΦ_a,v(i,j))，根据拟合的系数计算投影平面上整数像素点(s，t)的相位误差(ΔΦ_a,h(s,t),ΔΦ_a,v(s,t))；

通过公式建立平面G和投影平面之间的映射关系，其中，(s₂,t₂)为平面G在投影平面上的映射点。

5.如权利要求4所述的基于自适应条纹的投影仪镜头畸变校正方法，其特征在于，所述步骤四具体包括：

定义期望在平面G上获得的条纹图的相位分布；

根据步骤三中建立的映射关系以及平面G上的相位分布，计算投影平面上整数像素点的相位

利用公式生成自适应条纹图，其中，表示自适应条纹图在像素点(s，t)处的强度，I_max表示自适应条纹图的最大强度。

6.一种基于自适应条纹的投影仪镜头畸变校正系统，其特征在于，所述系统包括：

相位获取模块，用于利用条纹投影测量系统获取标准平板的绝对相位；

误差计算模块，用于根据所述绝对相位，计算由于投影仪的镜头畸变引起的相位误差；

映射计算模块，用于定义垂直于投影仪镜头光轴的一平面G，根据所述相位误差计算平面G与投影平面的映射关系；

条纹生成模块，用于根据所述映射关系，生成变频、相移自适应条纹用于投影，使得投影仪投出的条纹在平面G上为标准的正弦条纹。

7.如权利要求6所述的基于自适应条纹的投影仪镜头畸变校正系统，其特征在于，所述相位获取模块具体用于：

利用投影仪向标准平板分别投射一套竖直和水平的变频、相移正弦条纹图，然后采用条纹分析技术分析相机记录的正弦条纹图，并获得标准平板的绝对相位(Φ_m,h,Φ_m,v)。

8.如权利要求7所述的基于自适应条纹的投影仪镜头畸变校正系统，其特征在于，所述误差计算模块具体用于：

利用公式拟合测量的绝对相位获得载波相位分布，其中，Φ_c(i,j)表示在像素点(i，j)处拟合的载波相位，r,s,t,u,v表示与系统参数相关的系数；

然后将测量的绝对相位(Φ_m,h,Φ_m,v)减去拟合的载波相位Φ_c(i,j)，即可获得由于投影仪的镜头畸变引起的相位误差(ΔΦ_a,h,ΔΦ_a,v)。

9.如权利要求8所述的基于自适应条纹的投影仪镜头畸变校正系统，其特征在于，所述映射计算模块具体用于：

利用所述绝对相位(Φ_m,h,Φ_m,v)，建立投影平面与相机像面之间等相位点对的映射关系为其中，(s₁,t₁)为投影平面上的像素点，(s₁,t₁)像素点的相位与相机像面上的像素点(i，j)的相位相等；

根据得到的相位误差(ΔΦ_a,h,ΔΦ_a,v)建立三维数据点集(s₁,t₁,ΔΦ_a,h(i,j))和(s₁,t₁,ΔΦ_a,v(i,j))；

利用泽尼克多项式拟合上述两个三维数据点集(s₁,t₁,ΔΦ_a,h(i,j))和(s₁,t₁,ΔΦ_a,v(i,j))，根据拟合的系数计算投影平面上整数像素点(s，t)的相位误差(ΔΦ_a,h(s,t),ΔΦ_a,v(s,t))；

通过公式建立平面G和投影平面之间的映射关系，其中，(s₂,t₂)为平面G在投影平面上的映射点。

10.如权利要求9所述的基于自适应条纹的投影仪镜头畸变校正系统，其特征在于，所述条纹生成模块具体用于：

定义期望在平面G上获得的条纹图的相位分布；

根据建立的映射关系以及平面G上的相位分布，计算投影平面上整数像素点的相位

利用公式生成自适应条纹图，其中，表示自适应条纹图在像素点(s，t)处的强度，I_max表示自适应条纹图的最大强度。