专利名称：一种应用于三维测量的全局相位滤波方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于三维测量的全局相位滤波方法，更具体的说，本发明涉及一种能够用于高精度三维测量的有效滤除全局相位噪声的新的滤波方法。
背景技术：
光学三维测量方法已广泛应用于工业检测、逆向工程、人体扫描、文物保护、服装鞋帽等多个领域，对自由曲面的检测具有速度快、精度高的优势。按照成像照明方式的不同，光学三维测量技术可分为被动三维测量和主动三维测量两大类。在主动三维测量技术中，结构光三维测量技术发展最为迅速，尤其是相位测量轮廓术(Phase Measuring Prof ilometry, ΡΜΡ),也被称为相移测量轮廓术(Phase Shifting Prof ilometry, PSP),是目前三维测量产品中常用的测量方法。相位测量方法是向被测物体上投射固定周期的按照三角函数(正弦或者余弦)规律变化的光亮度图像，此光亮度图像经过大于3步的均匀相移，最好为4-6步均匀相移，向物体投射4-6次光亮度图像，最终完成一个周期的相位移动。物体上面的每个点，经过相移图像的投射后，在图像中会分别获得几个不同的亮度值。 此亮度值经过解相运算，会获得唯一的相位值。由于目前采集到的图像的幅面较大，为了提高相位精度，需要向被测物体投射多个周期的相位图，因此，在一副图像中，相同相位值会出现多次。为了在图像中获得唯一的相位值，格雷码方法是常用的辅助解相方法。目前出现的三维测量产品，普遍采用格雷码加相移的光学投射方法，如德国GOM公司的Atos-I 型结构光三维测量系统、德国Steinbichler公司的COMMET系列结构光三维测量系统、德国Breuckmann公司的optoTOP系列结构光三维测量系统、北京天远三维科技有限公司的 OKIO-II型三维扫描仪、上海数造科技有限公司的3DSS综合型三维扫描仪、天津世纪动力光电科学仪器有限公司的CPOS三维扫描仪等。由于格雷码的编码方法主要靠图像的二值化来进行编码，因此对于物体表面颜色变化较多的情况，一般需要喷涂显影剂才能实现较好的测量效果。多频率的光学投射方法可以解决无法喷涂显影剂的三维测量难题，因为多频率的方法是通过不同频率的波形叠加进行相位解相，因此不是简单的通过图像二值化的操作，对于物体表面颜色不一致的情况，无需喷涂显影剂，就可以实现较好的测量。但是无论是基于格雷码还是多频率的三维测量方式，最终的目的都是获得在被测空间全场范围内的唯一的全局相位。由于被测场景光学干扰、物体遮挡等多方面的原因，最终获得的全局相位并不是理想的递增线性函数，而是杂乱的波形。如果不对此相位进行滤波处理，在三维重构过程中，会生成大量的噪声点云，并且影响运算速度，也给用户带来很多的麻烦。本发明设计了一种全局相位噪声滤波方法，可以有效滤除全局相位中得噪声干扰，实现更好的三维测量效果。
发明内容
本发明提供一种全局相位滤波方法，该方法能够应用于高精度三维测量中，该方法可以去除全局相位中的噪声干扰，滤波后的全局相位用于高精度三维测量中，可以获得更好的三维重建效果。所述的全局相位滤波方法是用于高精度三维测量装置中，其硬件系统包括用于投射格雷码或者多种频率光信号的光源投射装置，光源投射装置的分辨率为 Lk X Lc ;用于精度控制、图像采集和数据处理的计算机；用于采集图像的彩色摄像机，图像分辨率为CKXC。，相机个数为1-2个；用于放置所述的光源和所述的摄像机的扫描平台；对于分辨率为NXM的相位图像，存在N行相位数据，每行M个像素，每一行相位数据去噪的详细操作步骤如下步骤I :对M个数据相邻像素进行斜率运算，可以计算出M-I个斜率，即4、
K2......KM_1；开辟t-ι个浮点类型的内存空间，用于存储K1 Kt_i，定义计数变量n、z，编号
变量i、q，将两个点(k点和j点)形成的斜率编号为q(q的初始值为I)并存储于第i (i 的初始值为O)个存储空间中，k点和j点的斜率应按照如下公式计算
权利要求
1.一种应用于三维测量的全局相位滤波方法，其特征是，包括下列步骤步骤I :对于分辨率为NXM的相位图像，存在N行相位数据，每行M个像素，对M个数据相邻像素进行斜率运算，可以计算出M-I个斜率，即=KpK2......Ksh，开辟t-Ι个浮点类型的内存空间，用于存储K1 Kw，定义计数变量n、z，编号变量i、q，将两个点(k点和j 点)形成的斜率编号为q(q的初始值为I)并存储于第i(i的初始值为O)个存储空间中， k点和j点的斜率应按照如下公式计算步骤2 :判定q是否大于等于M-I如果为真，执行步骤5，如果为假则将编号i、q分别加 I并将斜率Kq存入第i个存储空间，按照如下判定条件并计数到变量η中如果
全文摘要
本发明属于三维机器视觉领域，涉及一种应用于三维测量的全局相位滤波方法。该方法可以去除全局相位中的噪声干扰，在去除了所有噪声信号的同时，很好的保留了有效的相位信息，使得三维重建的效果更好的包含了边缘等细节信息。滤波后的全局相位用于高精度三维测量中，可以获得更好的三维重建效果。本发明所设计的全局相位滤波方法，除了具有很好的滤波效果之外，也具有更广泛的适用性，不但可以适用于格雷码的编码方式，也可以适用于外差多频以及其他的多频率的编码方式，对于其他类似信号的噪声干扰难题，也有很好的适应性。
文档编号G01B11/24GK102607460SQ20121006382
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者宋丽梅, 张亮, 董虓霄, 陈卓, 陈昌曼 申请人:天津工业大学