直接利用存在非线性误差的相位实现场景三维重建的方法
【专利摘要】本发明公开了一种直接利用存在非线性误差的相位进行场景三维重建的方法。方法包括：对每一给定的绝对相位值，计算场景区域内不同深度下具有该相位值的空间点的三维坐标，进行曲面拟合。重建时根据待重建空间点的相位值查找到对应的曲面方程，将此方程同摄像机图像像素坐标所确定的视线方程联立，求解得到该空间点的三维坐标，从而实现场景三维重建。本发明直接利用存在非线性误差的相位进行三维重建，避免了相位矫正方法中因假设的模型和投影仪实际响应情况不符所出现的误差，从而提高了重建精度。
【专利说明】直接利用存在非线性误差的相位实现场景三维重建的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及相位法三维轮廓术，尤其涉及一种直接利用受投影仪强度非线性响应影响而存在非线性误差的相位实现场景三维重建的方法。
【背景技术】
[0002]相位法三维轮廓术具有非接触，精度较高，对物体表面反射率变化不敏感等优势，因此在工业检测，文物、人体测量等领域得到广泛应用。典型的三维重建系统包括一个工业摄像机和一个结构光条纹投射装置。其中投影仪因其方便灵活成本较低等优点而被广泛当作投射装置。传统的相位法三维轮廓术包括两个重要步骤:相位计算和系统标定。相位计算得到图像中每个像素的相位值；系统标定实现相位到三维坐标的转换。
[0003]对横向条纹，计算机生成的投射条纹强度满足:
【权利要求】
1.一种直接利用存在非线性误差的相位进行场景三维重建的方法，其特征在于，该方法首先由摄像机、投影仪和计算机构建三维重建系统并标定摄像机内参数；然后在有效的绝对相位范围内，获取场景区域中不同深度下空间点的三维坐标，将具有相同的存在非线性误差的绝对相位值的空间点分为一组，对每组坐标分别进行曲面拟合，构建相位-曲面对应关系；重建时，计算摄像机图像中每一像素点的绝对相位值，查找到该相位值下对应的曲面方程，将此方程同摄像机图像像素坐标所确定的视线方程联立，求解得到该空间点的三维坐标；从而实现场景三维重建。
2.根据权利要求1所述直接利用存在非线性误差的相位进行场景三维重建的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)构建三维成像系统，包括摄像机、投影仪和两个计算机，摄像机与第一计算机相连，投影仪和第二计算机相连； (2)标定摄像机的内参数矩阵K； (3)在场景中放置一红蓝棋盘格靶标，投影仪投射红色背景图像到棋盘格靶标上； (4)计算机生成三幅灰度正弦条纹图像和一幅中心线图像，投影仪将灰度正弦条纹图像依次投射到红蓝棋盘格靶标上，摄像机采集红蓝棋盘格靶标的灰度图像； 计算机生成的正弦条纹表达式为:
【文档编号】G06T17/00GK103942830SQ201410135801
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】沈会良, 韩天奇 申请人:浙江大学