，/产"，用下式
分别计算两 组四步相位移光栅图像的相位值即为补偿后的精确相位值。 具体实施例为，首先将计算机生成的灰度值从80到230,两两之间间隔5阶灰度的 一系列灰度图片；经过投影仪投射至一白色平面模板上，采用左右相机同时进行图像采 集；利用化enCV提供的函数对图像上每个位置的像素点进行灰度值提取，然后根据公式
，ke[0, 30]求取归一化后像素灰度值的对数值。计算机生成的图像 同样按照公式
，ke[0, 30]求取归一化后像素灰度值的对数值，然 后将计算的结果代入公式
N= 30求解出每个像素点的Gamma值构成左右两个Gamma值矩阵，采用颜色表示Gamma值大小， 结果如图2和图3所示。 然后采用本文提出的自适应分区域法对Gamma矩阵进行自适应划分，得到几个Gamma崎变程度不同的区域，如图4和图5所示。 按照下式生成预编码光栅
，取值 0. 5,频率f取1/50,相移步数N取4,生成左右两组预编码四步相移正弦光栅图像。分 别投射左右两组预编码正弦光栅图像，同时，左相机采集经左Gamma值矩阵预编码的 正弦光栅图像，右相机采集经右Gamma值矩阵预编码的正弦光栅图像，然后利用下式
分布计算两组四步相移正弦光栅图像上每个像素点的相 位值。 将求得的相位值与计算机生成的四步相移图像解相得到的理想相位值相减，计算 该方法的相位误差，左相机的光栅的相位误差如图6所示，最大值是0. 02873,标准差是 0. 00936 ;右相机的光栅的相位误差如图7所示，最大值是0. 02587,标准差是0. 01064。 按照单一Gamma预编码法（张旭等人提出的方法）得到的相位误差如图8所示，最大 值是0. 06978,标准差是0. 03239 上述实施例仅用来进一步说明本发明的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，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对W 上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1. 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，其特征在 于，包括：首先统计出整个测量视场范围内Gamma值的分布情况，并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。2. 根据权利要求1所述的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，其特征在于：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。3. 根据权利要求2所述的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，其特征在于：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[〇,30]，按照下式ke[〇, 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(.γ〇，)，,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5N=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。4. 根据权利要求2所述的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，其特征在于：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Sareal=π·Γι2，；Γι=Ρ·Δ；Γ，Ρ=l，2，一，i，…η的区域，计算落在区域5。,。。1中Gamma值的均值丫1，同时判断丫1是否小于 丫min+AG，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Ar，计算落在区域^=Γι+Δγ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。5.根据权利要求2所述的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，其特征在于：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，根据下式乐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。
【专利摘要】本发明公开了一种大视场自适应分区域Gamma预校正的相位误差补偿方法，通过投影仪投射标准N步相位移正弦光栅图像到被测物体表面，并采用相机采集投射出来的图像，通过对相位移图像进行解相，计算获取每个像素点的相位值，从而反求出被测物体三维表面信息。针对大视场情况下，Gamma值在测量范围内差异较大，采用单一的Gamma值进行预校正补偿存在残余误差，提出采用最小二乘拟合法获得各个像素点位置的实际Gamma值，根据Gamma值分布情况，设定允许的最大Gamma值变化范围ΔG作为阈值，对测量区域进行划分，从而采用多个Gamma值对理想的相位移正弦光栅图像进行预编码校正，使得Gamma非线性畸变引起的相位误差得到补偿。
【IPC分类】G01B11/25
【公开号】CN105403172
【申请号】CN201510705671
【发明人】林俊义, 江开勇, 黄剑清, 黄常标, 刘斌
【申请人】华侨大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年10月27日