多频相移结构光处理方法及装置、数据处理设备、介质与流程

本说明书实施例涉及三维测量，尤其涉及一种多频相移结构光处理方法及装置、数据处理设备、介质。

背景技术：

1、高速、高精度和非接触式的三维形状测量在机械工程、工业检测、计算机视觉、虚拟现实、生物医学等领域有着广泛应用，其中，条纹投影轮廓法以其精度高，效率高，稳定性好的特点，被广泛应用于三维形状测量。

2、目前，条纹投影轮廓法中最稳定的是相移条纹方法，在相移轮廓术三维重建中，时间相位展开是恢复明确的绝对相位的必要步骤，而多频时域相位展开得到的绝对相位具有最佳的可靠性和最好的精度。

3、然而，在采用相移条纹方法时，需要获取并处理处于低频、中频和高频状态下的多个投影条纹图像，重建效率低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本说明书实施例提供一种多频相移结构光处理方法及装置、数据处理设备、介质，能够提高三维形状的重建效率。

2、首先，本说明书实施例提供一种多频相移结构光处理方法，多频包括低频、中频和高频，其中，所述多频相移结构光处理方法包括：

3、根据预设的虚拟深度、采样设备的内参和预设的相高深度模型，确定待测目标物的低频条纹图案对应的第一相位；

4、确定所述采样设备获取到的待测目标物的中频条纹图案对应的第二相位和高频条纹图案对应的第三相位；

5、根据所述待测目标物的低频条纹图案对应的第一相位、中频条纹图案对应的第二相位和高频条纹图案对应的第三相位，确定所述待测目标物的高频条纹图案对应的绝对相位；

6、根据所述待测目标物的高频条纹图案对应的绝对相位和所述相高深度模型，确定所述待测目标物的深度。

7、可选地，所述根据预设的虚拟深度、采样设备的内参和预设的相高深度模型，确定待测目标物的低频条纹图案对应的第一相位，包括：

8、根据所述预设的虚拟深度和所述采样设备的内参，确定所述待测目标物的第二维度信息和第三维度信息；

9、根据所述待测目标物的第二维度信息和第三维度信息、预设的相高深度模型，确定所述待测目标物的低频条纹图案对应的第一相位。

10、可选地，采用如下方式确定所述采样设备的内参和所述相高深度模型的标定参数：

11、分别向标定板投影低频条纹、中频条纹、高频条纹和全亮光栅；

12、通过所述采样设备获取所述标定板对应的低频条纹图像、中频条纹图像、高频条纹图像和白色图像，并作为一组计算图像；

13、多次改变所述标定板的位姿，并通过所述采样设备分别获取所述标定板位于不同位姿下的计算图像；

14、根据所述标定板位于不同位姿下的每一组计算图像中的白色图像，确定所述采样设备的内参；

15、根据所述标定板位于不同位姿下的每一组计算图像，确定所述相高深度模型的标定参数。

16、可选地，所述根据所述标定板位于不同位姿下的每一组计算图像中，确定所述相高深度模型的标定参数，包括：

17、根据所述标定板位于不同位姿下的每一组计算图像中的低频条纹图像、中频条纹图像和高频条纹图像，确定所述标定板的绝对相位；

18、根据所述白色图像，确定所述标定板位于不同位姿下的每一组计算图像对应的圆心角点的绝对相位；

19、根据所述标定板的绝对相位、所述标定板位于不同位姿下的每一组计算图像对应的圆心角点的绝对相位和所述相高深度模型，建立超定方程，确定所述相高深度模型的标定参数。

20、可选地，所述确定所述采样设备获取到的待测目标物的中频条纹图案对应的第二相位，包括：

21、采用四步相移法中的前三步，确定待测目标物的中频条纹图案对应的第二相位。

22、可选地，所述四步相移法中的前三步对应的公式包括：

23、

24、其中，tan-1表示反正切函数；i0表示第一张中频条纹图案的相移条纹分布；i1表示第二张中频条纹图案的相移条纹分布；i2表示第三张中频条纹图案的相移条纹分布；φ表示中频相移条纹相位。

25、可选地，所述根据所述待测目标物的低频条纹图案对应的第一相位、中频条纹图案对应的第二相位和高频条纹图案对应的第三相位，确定所述待测目标物的高频条纹图案对应的绝对相位，包括：

26、根据所述待测目标物的低频条纹图案对应的第一相位和所述待测目标物的中频条纹图案对应的第二相位，确定所述待测目标物的中频条纹图案对应的绝对相位；

27、根据所述待测目标物的中频条纹图案对应的绝对相位和所述待测目标物的高频条纹图案对应的第三相位，采用时间相位展开，确定所述待测目标物的高频条纹图案对应的绝对相位。

28、可选地，所述根据所述待测目标物的低频条纹图案对应的第一相位和所述待测目标物的中频条纹图案对应的第二相位，确定所述待测目标物的中频条纹图案对应的绝对相位，包括：

29、根据所述待测目标物的低频条纹图案对应的第一相位和所述待测目标物的中频条纹图案对应的第二相位，采用预设的第一计算公式，得到所述待测目标物的中频条纹图案对应的阶梯参数；

30、根据所述待测目标物的中频条纹图案对应的阶梯参数和所述待测目标物的中频条纹图案对应的第二相位，采用预设的第二计算公式，确定所述待测目标物的中频条纹图案对应的绝对相位。

31、可选地，所述多频相移结构光处理方法还包括：

32、调节所述预设的虚拟深度的数值，直至得到的阶梯参数与设定的阶梯参数相等。

33、相应的，本说明书实施例还提供一种多频相移结构光处理装置，包括：

34、投影设备，适于向待测目标物投影中频条纹和高频条纹；

35、采样设备，适于获取所述待测目标物的中频条纹图案和高频条纹图案；

36、处理设备，适于根据预设的虚拟深度、所述采样设备的内参和预设的相高深度模型，确定所述待测目标物的低频条纹图案对应的第一相位，以及适于确定获取到的待测目标物的中频条纹图案对应的第二相位和高频条纹图案对应的第三相位，并根据所述待测目标物的低频条纹图案对应的第一相位、中频条纹图案对应的第二相位和高频条纹图案对应的第三相位，确定所述待测目标物的高频条纹图案对应的绝对相位，根据所述待测目标物的高频条纹图案对应的绝对相位和所述相高深度模型，确定所述待测目标物的深度。

37、本说明书实施例还提供一种数据处理设备，其特征在于，包括存储器和处理器，其中，所述存储器适于存储一条或多条计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时，执行如前述任一实施例所述的多频相移结构光处理方法。

38、本说明书实施例还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行如前述任一实施例所述的多频相移结构光处理方法。

39、采用本说明书实施例提供的多频相移结构光处理方法，根据预设的虚拟深度、采样设备的内参和预设的相高深度模型，能够确定待测目标物的低频条纹图案对应的第一相位，进而根据所述待测目标物的低频条纹图案对应的第一相位、中频条纹图案对应的第二相位和高频条纹图案对应的第三相位，能够确定所述待测目标物的高频条纹图案对应的绝对相位，通过所述待测目标物的高频条纹图案对应的绝对相位和所述相高深度模型，可以确定所述待测目标物的深度，完成三维形状的重建过程。在上述过程中，无需获取待测目标物的低频条纹图案，相比较于现有需要获取处于低频、中频和高频状态下的多个投影条纹图像，能够减小获取和处理低频条纹图案所需要的时间，提高三维形状的重建效率。

40、进一步地，通过多次改变标定板的位姿，能够通过采样设备分别获取所述标定板位于不同位姿下的计算图像，得到多组计算图像，并且任一组计算图像可以包括标定板对应的低频条纹图像、中频条纹图像、高频条纹图像和白色图像，也即通过获取用于不同参数表征的图像，能够更加准确且全面的反映采样设备的内参和相高深度模型的标定参数对计算图像的影响，从而根据获取到的计算图像，能够准确地确定采样设备的内参和相高深度模型的标定参数，提高精度。

41、进一步地，通过采用四步相移法中的前三步，确定待测目标物的中频条纹图案对应的第二相位，相比较于原先需要使用4张中频条纹图案，现在仅仅需要使用3张中频条纹图案，从而可以减少对中频条纹图案的处理时间，进一步提高重建效率。

42、进一步地，通过对待测目标物的中频条纹图案对应的绝对相位和高频条纹图案对应的第三相位，采用时间相位展开，能够消除多个条纹提取到的相位间的歧义，恢复明确的绝对相位，提高获取到的高频绝对相位的精度，进而能够提高深度精度。

43、进一步地，考虑到本说明书实施例中的低频条纹图案对应的第一相位是通过反演得到的，由于条纹图案的获取是一个动态过程，这样，反演得到的第一相位与实际的第一相位可能存在些许差异，通过调节所述预设的虚拟深度的数值，直至得到的阶梯参数与设定的阶梯参数相等，可以消除差异影响，得到高频中的无歧义的绝对相位。