三维测量的方法、装置、电子设备及存储介质与流程

文档序号:35477381发布日期:2023-09-16 18:38阅读:160来源:国知局

本申请涉及面结构光形貌测量,尤其涉及一种三维测量的方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术:

1、高精度、高效率的动态三维形貌测量在生物动力学分析、机器人实时操作、振动测量和其他应用中有很大的需求。面结构光测量作为一种主动三维成像技术,在静态测量方面已经有了长足的发展,但是在动态测量上还存在众多亟须解决的难题。

2、在现有技术中,为了充分利用单视角结构光系统的几何特性,建立了最小深度与绝对相位之间的映射函数。基于映射关系,可以创建最小参考相位,然后辅助解包裹。由于最小参考相位图是预先固定的,所以相位域中的测量深度范围不能超过2π,这意味着被测物体的高度受到严重限制。除上述方法外,一种可变的移相策略被使用,将包裹相位和条纹阶次同时编码到四个预投影图案的相位域中。但该方法对图像模糊和随机噪声敏感,容易导致解码错误,从而降低三维重建的精度。由此可知,现有技术中的这些方法只关注一个性能指标,即测量时间,而忽略了其他指标,即测量深度范围和解码鲁棒性,导致图像三维测量效果不佳。


技术实现思路

1、有鉴于此,本申请提供了一种三维测量的方法、装置、电子设备及存储介质,以解决现有技术中在进行三维测量时,忽略了测量深度范围和解码鲁棒性,导致图像三维测量效果不佳的问题。

2、为实现上述目的,本申请提供如下技术方案:

3、本申请第一方面公开了一种三维测量的方法,包括:

4、获取待测物体的复合图像序列;

5、基于所述复合图像序列,计算得到所述待测物体的平均强度图、调制强度图和包裹相位图;

6、基于所述平均强度图和所述调制强度图,计算得到所述待测物体的对比度图,以及基于所述包括相位图计算得到所述待测物体的相位差图;

7、基于所述对比度图和所述相位差图,提取得到格雷码图案;

8、基于所述格雷码图案,计算得到初始条纹阶次;

9、基于预设的虚拟条纹阶次和所述初始条纹阶次,计算得到绝对条纹阶次;

10、基于所述绝对条纹阶次和所述包裹相位图,计算得到所述待测物体的绝对相位图,并利用绝对相位梯度对所述绝对相位图进行校正,得到校正后的绝对相位图。

11、可选的,上述的方法,所述获取待测物体的复合图像序列,包括:

12、构建具有不同对比度和相移量序列的子条纹序列;

13、基于所述子条纹序列构建复合条纹图案;

14、将所述复合条纹图案循环投射到所述待测物体上,得到复合图像序列。

15、可选的,上述的方法,所述基于所述对比度图和所述相位差图,提取得到格雷码图案之后,还包括:

16、对所述格雷码图案进行孔洞填孔操作,得到校正后的格雷码图案。

17、可选的,上述的方法,所述基于预设的虚拟条纹阶次和所述初始条纹阶次,计算得到绝对条纹阶次,包括:

18、对所述虚拟条纹阶次和所述初始条纹阶次进行差值运算,得到初始阶次差;

19、对所述阶次差进行校正,得到校正后的阶次差;

20、对所述校正后的阶次差和所述虚拟条纹阶次进行求和运算,得到绝对条纹阶次。

21、本申请第二方面公开了一种三维测量的装置,包括:

22、获取单元,用于获取待测物体的复合图像序列;

23、第一计算单元,用于基于所述复合图像序列,计算得到所述待测物体的平均强度图、调制强度图和包裹相位图;

24、第二计算单元,用于基于所述平均强度图和所述调制强度图,计算得到所述待测物体的对比度图,以及基于所述包括相位图计算得到所述待测物体的相位差图;

25、提取单元,用于基于所述对比度图和所述相位差图,提取得到格雷码图案;

26、第三计算单元,用于基于所述格雷码图案,计算得到初始条纹阶次;

27、第四计算单元,用于基于预设的虚拟条纹阶次和所述初始条纹阶次,计算得到绝对条纹阶次;

28、第五计算单元,用于基于所述绝对条纹阶次和所述包裹相位图,计算得到所述待测物体的绝对相位图,并利用绝对相位梯度对所述绝对相位图进行校正,得到校正后的绝对相位图。

29、可选的,上述的装置,所述获取单元,包括:

30、第一构建子单元,用于构建具有不同对比度和相移量序列的子条纹序列;

31、第二构建子单元,用于基于所述子条纹序列构建复合条纹图案;

32、投射子单元,用于将所述复合条纹图案循环投射到所述待测物体上,得到复合图像序列。

33、可选的,上述的装置,还包括:

34、第一校正单元,用于对所述格雷码图案进行孔洞填孔操作,得到校正后的格雷码图案。

35、可选的,上述的装置,所述第四计算单元,包括:

36、第一运算子单元,用于对所述虚拟条纹阶次和所述初始条纹阶次进行差值运算,得到初始阶次差;

37、校正子单元,用于对所述阶次差进行校正,得到校正后的阶次差;

38、第二运算子单元,用于对所述校正后的阶次差和所述虚拟条纹阶次进行求和运算,得到绝对条纹阶次。

39、本申请第三方面公开了一种电子设备,包括:

40、一个或多个处理器;

41、存储装置,其上存储有一个或多个程序;

42、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时,使得所述一个或多个处理器实现如本申请第一方面中任意一项所述的方法。

43、本申请第四方面公开了一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被处理器执行时实现如本申请第一方面中任意一项所述的方法。

44、从上述技术方案可以看出,本申请提供的一种三维测量的方法中,首先获取待测物体的复合图像序列。然后基于复合图像序列,计算得到待测物体的平均强度图、调制强度图和包裹相位图。基于平均强度图和调制强度图,计算得到待测物体的对比度图,以及基于包括相位图计算得到待测物体的相位差图。接着基于对比度图和相位差图,提取得到格雷码图案。基于格雷码图案,计算得到初始条纹阶次。基于预设的虚拟条纹阶次和初始条纹阶次,计算得到绝对条纹阶次。最后基于绝对条纹阶次和包裹相位图,计算得到待测物体的绝对相位图。由此可知,利用本申请的方法,通过虚拟条纹阶次引入、连通分量标记、形态学图像处理和相位梯度校正,可以解决物体运动和随机噪声等因素引起的相位误差的问题,最终得到精确的绝对相位图,鲁棒性强,同时提高了动态测量的效率,兼顾了测量时间,测量深度范围和解码鲁棒性。解决了现有技术中在进行三维测量时,忽略了测量深度范围和解码鲁棒性,导致图像三维测量效果不佳的问题。



技术特征:

1.一种三维测量的方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取待测物体的复合图像序列,包括:

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述对比度图和所述相位差图,提取得到格雷码图案之后,还包括:

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于预设的虚拟条纹阶次和所述初始条纹阶次,计算得到绝对条纹阶次,包括:

5.一种三维测量的装置,其特征在于,包括:

6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述获取单元,包括:

7.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,还包括:

8.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第四计算单元,包括:

9.一种电子设备,其特征在于,包括:

10.一种计算机存储介质,其特征在于,其上存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任意一项所述的方法。


技术总结
本申请提供了一种三维测量的方法、装置、电子设备及存储介质。其中,在三维测量的方法中,首先获取待测物体的复合图像序列。然后基于所述复合图像序列,计算得到所述待测物体的平均强度图、调制强度图和包裹相位图。基于所述平均强度图和所述调制强度图,计算得到所述待测物体的对比度图,以及基于所述包括相位图计算得到所述待测物体的相位差图。接着基于所述对比度图和所述相位差图,提取得到格雷码图案。基于所述格雷码图案,计算得到初始条纹阶次。基于预设的虚拟条纹阶次和所述初始条纹阶次,计算得到绝对条纹阶次。最后基于所述绝对条纹阶次和所述包裹相位图,计算得到所述待测物体的绝对相位图,进而构建待测物体的三维模型。

技术研发人员:范鑫,郑亚兵,金一,段明辉,孙正,张睿虎,单奕萌,赵文婕
受保护的技术使用者:国营芜湖机械厂
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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