一种大视场结构光视觉测量中分区域Gamma预校正相位误差补偿方法_2

文档序号:9644588阅读:来源:国知局
根据要求 的测量精度,设置允许的Gamma值变化阔值对测量区域进行自动划分,划分后采用不同的 Gamma值对各区域进行预校正。 优选的,包括如下步骤: A1、计算机生成一组理想的灰度图像,灰度的变化范围巧0, 230],任意两幅相邻的灰度 图像灰度值相差5阶,投影后通过相机采集该灰度图像,并分别提取出每幅灰度图像中每 个像素位置的灰度值; A2、采用最小二乘拟合法分别拟合图像上每个像素位置的Gamma值,构建Gamma值矩 阵; A3、采用自适应区域划分法对Gamma值矩阵进行自适应区域划分,使每个划分出的区 域内的任意两个位置的Gamma值之差小于或等于给定的阔值; A4、将各区域内的Gamma均值的倒数作为该区域对应的预编码值,从而采用多个预编 码Gamma值对理想图像进行预校正,生成四步相移正弦光栅图像,计算获得精确相位值。 优选的,所述的A2中确定每个像素位置Gamma值的最小二乘拟合法的步骤为: B1、对相机采集到的每幅灰度图像中具有相同像素位置的灰度值,按照投影图像的顺 序依次排列Ii(x,y),ie[0,30],按照下式
ke[0, 30]计算出每个 像素位置对应的一系列归一化的对数值; B2、对每幅计算机生成的理想的灰度图像中具有相同像素位置的灰度值,按照投影图 像的顺序依次排列
ie[0, 30],按照式
ke[0, 30]计 算出每个像素位置对应的一系列归一化的对数值; B3、按照下式
N= 30计算 出图像中每个像素位置的Gamma值,并构建Gamma值矩阵,矩阵的大小与相机分辨率保持一 致。 优选的,所述的A3中用于划分区域的自适应分区域法的步骤为: C1、调整硬件设备,使得投影中屯、在测量视场中屯、附近,并在投影中屯、附近捜索出Gamma矩阵的最小值Tmm,W该最小值的位置作为区域划分中屯、,并根据要求的测量精度确 定出Gamma值的最大变化量ΔG; C2、在中屯、位置,W增量Δγ为半径建立一个面积为Sareai=η.γΛγι=ρ·Ar,p= 1,2, 一,1,'"η的区域,计算落在区域Sare。冲Gamma值的均值丫1,同时判断丫1是否小于 丫min+ΔG,如果丫 1小于丫。1。+AG,则P递增1扩大半径ri的值,重新建立区域Sareal和计算 区域S。。。冲的Gamma值的均值1,P不断递增直到满足丫1大于丫mi"+AG条件时,停止递 增,此时p=i,建立第一个划分区域Sareai=η.γΛ此时ri=pAr,计算区域8_。1中的 Gamma值的均值,记为丫1,划分出第一个区域Sgfpgi; C3、在半径ri的基础上增加Δι·,计算落在区域Sarea2=η·(r22-rl2),r2=rl+Ar内的Gamma值的均值2,判断2是否小于丫i+AG,如果如果2小于丫i+AG,则半径继续W增量为 Ar增加,同时继续判断落在区域5。。。2内的Gamma值的均值丫2,直到丫2大于丫i+AG,停 止递增,建立第二个划分区域5。,。。2,W此类推,可W建立所有满足要求的区域,完成区域自 动划分。 优选的,所述的步骤4中采用多个Gamma预编码对理想图像进行校正的步骤为: D1、判断像素点对应的区域,根据Gamma值矩阵按照下式
生成相移正弦光栅图像,其中,η= 1,2,3, 4......表示当前相移的步数,αe(0, 0.引,f表示余弦周期的频率,X表示当前像素的位置, N表示相移的总步数,表示当前像素点所对应的区域Gamma值的平均值; D2、采用投影仪投射经过Gamm值预校正的正弦光栅图像,并采用相机捕获投射出来的 正弦光栅图像,根据下式
分别计算出每个像素点位置的 正确相位值,完成分区域Gamma预校正相位误差补偿。 实施例2 W结构光双目视觉测量系统,采用四步相移法进行测量为例。整体过程流程图如图1 所示,具体步骤如下: 步骤1、计算机生成一组理想的灰度图像,灰度的变化范围[80, 230],任意两幅相邻的 灰度图像灰度值相差5阶,投影后通过左右相机采集该灰度图像,并分别提取出每幅灰度 图像中每个像素位置的灰度值; 步骤2、采用最小二乘拟合法分别拟合每个像素的灰度输入输出响应曲线,确定左右图 像上每个像素位置的Gamma值,投影仪和相机的分辨率皆为:1600X1200像素。与相机和投 影仪的分辨率一致,分别构建两个Gamma值矩阵,矩阵的行数是1200,矩阵的列数是1600 ; 所述的确定每个像素位置Gamma值的最小二乘拟合法为: (1) 对左右相机采集到的每幅灰度图像中具有相同像素位置的灰度值,按照投影图像 的顺序依次排列Ii(x,y),ie[0,30],按照下式
ke[0,30]计算出 每个像素位置对应的一系列归一化的对数值; (2) 对每幅计算机生成的理想的灰度图像中具有相同像素位置的灰度值,按照投影图 像的顺序依次排列
ie[0, 30],按照下式
ke[0, 30] 计算出每个像素位置对应的一系列归一化的对数值; (3) 按照下式
N= 30计算 出左右图像中每个像素位置的Gamma值,构成左右两个Gamma值矩阵。 步骤3、采用自适应区域划分法分别对两个Gamma矩阵进行自适应区域划分, 所述的用于划分区域的自适应分区域法为: (1) 调整硬件设备,使得投影中屯、在测量视场中屯、附近,并在投影中屯、附近捜索出 Gamma矩阵的最小值min,W该最小值的位置作为区域划分中屯、,并根据要求的测量精度, 设置Gamma值的最大变化量ΔG= 0. 05 ; (2) 在中屯、位置,W增量Δγ =50像素为半径建立一个面积为Sareai=η.ri2,ri= p·Ar,p= 1,2,…,i,·,·η的区域,计算落在区域Sgf。。冲Gamma值的均值丫1,同时判断丫1 是否小于丫。1。+0. 05,如果丫 1小于丫mm+0. 05,则P递增1扩大半径ri的值,重新建立区域 Sareal,并计算区域Sarea冲的Gamma值的均值丫1,P不断递增直到满足丫1大于丫mm+0.05 条件时,停止递增,此时p=i,建立第一个划分区域π.ri2,,ri=pAr计算区域 Sareal中的Gamma值的均值,记为丫1,划分出第一个区域Sareal; 做在半径Γι的基础上增加Ar,计算落在区域Sarea2=η· 〇Γ22-Ι·ι2),Γ2=Γι+Αγ内 的Gamma值的均值丫2,判断丫2是否小于丫 1+0. 05,如果如果2小于丫 1+0. 05,则半径继 续W增量为Ar增加,同时继续判断落在区域5。,。。2内的Gamma值的均值丫2,直到2大于 丫 1+0. 05,停止递增,建立第二个划分区域W此类推,直到r。大于
停止划分区域。 步骤4、将左右两个Gamma矩阵中,各区域内的Gamma均值的倒数作为该区域对应的预 编码值,采用多个Gamma预编码对理想图像进行校正,从而完成相位误差补偿。 所述的采用多个Gamma预编码对理想图像进行校正为: (1)判断像素点对应的区域,根据两个Gamma矩阵按照下式
生成左右两组四步相移光栅,其中,η= 1,2, 3,4表示当前相移的步数,αe(0, 0.5],/ = ^表示余弦周期的频率,X表示当前像素的 位置,N= 4表示相移的步数,丫表示当前像素点所对应的划分区域内Gamma值的平均值; [0001] 似先用投影仪投影左Gamma矩阵生成的预编码光栅,采用左相机捕获投影出来 的光栅条纹聲",/f,/f,/f,再投影右Gamma矩阵生成的预编码光栅,采用右相机捕获投影 出来的光栅条纹/严",/产",/产"
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