一种4比特位深的高精度投影条纹图生成方法及电子设备

本发明涉及机器视觉三维测量计算，特别涉及一种4比特位深的高精度投影条纹图生成方法及电子设备。

背景技术：

1、近年来，非接触式方法中条纹投影技术因其测量精度、测量速度和灵活性方面的优势在光学三维测量领域得到了广泛的关注。条纹投影技术主要过程是通过投影仪投影条纹图案至待测物体表面，再捕捉回受物体高度调制的变形条纹图，最后通过相位解调、系统标定得到物体三维信息。

2、其中投影条纹图案的比特位深多为8或1，分别用来追求高精度和高速率测量，以最常使用的dlplightcrafter4500为例，投影图案比特位深越少，允许的最小投影积分时间越短，最大的投影速率越快；同时，受投影仪内部缓存器的限制，投影图案比特位深越少，允许投影的最大图案数目越多。但是降低条纹图比特位深灰导致量化级数偏低，进而导致测量精度低。所以为了完成高速动态测量，需要投影1比特位深的条纹图案，通常通过对8比特位深条纹图案进行下采样得到1比特位深条纹图，并在投影仪离焦条件下完成条纹投影测量，但也会带来精度的损失和测量深度范围的限制。4比特位深条纹图介于8比特位深和1比特位深条纹图之间，其投影最大速率相较8比特位深条纹图更快，同时由于在投影仪聚焦条件下完成投影，其测量深度范围相较1比特位深条纹图更大。但是其比特位深较少，可用于表示条纹图灰度值较少，条纹图正弦性较差，测量精度较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有的4比特位深的投影条纹图生成方法由于比特位深比较少，可用于表示条纹灰度值较少，从而导致条纹图正弦性较差，测量精度较低的不足，提供一种4比特位深的高精度投影条纹图生成方法及电子设备。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种4比特位深的高精度投影条纹图生成方法，包括以下步骤：

4、s1：生成标准4比特位深正弦条纹图；

5、s2：将所述4比特位深正弦条纹图起始像素点灰度值取整，得到对应的取整灰度值；

6、s3：计算所述起始像素点灰度值取整引入的误差；

7、s4：使用二维误差扩散算法将所述误差扩散到与起始像素点相邻的像素点上，并且将处理过的像素点列为已处理像素点；

8、s5：依次将未处理像素点作为起始像素点，重复进行步骤s2～步骤s4，直至所述4比特位深正弦条纹图中所有像素点均为已处理像素点，得到4比特位深高精度投影条纹图。

9、采用上述技术方案，提高了使用4比特位深的条纹图进行条纹投影的测量精度，拓展了条纹图可使用的比特位深，为条纹投影三维测量提供了更多比特位深条纹图的选择，使用4比特位深条纹图进行条纹投影测量精度与使用8比特位深条纹图测量精度接近，但相较于投影8比特位深条纹图，4比特位深条纹图投影速率更快，能够投影图案数目更多，为灵活的三维测量提供了可选方案；相较于投影1比特位深条纹图，4比特位深条纹图可应用于大测量深度范围的动态三维测量过程；并且，通过计算误差，并将误差经过二维误差扩散算法扩散至周围像素点，得到高精度的4比特位深投影条纹图，4比特位深条纹图经过投影系统的低通滤波效应得到接近理想正弦分布的条纹图。

10、作为本发明的优选方案，步骤s1包括：确定待生成相移条纹的条纹周期，相移步数，根据需求生成三步相移中第一步标准4比特位深正弦条纹图。

11、作为本发明的优选方案，步骤s2中所述的正弦条纹图起始像素点灰度值的取值范围为0～15。

12、作为本发明的优选方案，所述取整灰度值的计算公式为：

13、iq(i,j)＝round[i(i,j)]

14、其中，i(i,j)为标准正弦条纹图第像i行第j列素点灰度值，iq(i,j)为第i行第j列像素点取整后的灰度值，i＝1,2,......,m，j＝1,2,......,n，round[a]返回的是距离a最近的整数。

15、作为本发明的优选方案，步骤s3所述的误差的计算公式为：

16、e(i,j)＝i(i,j)-iq(i,j)

17、其中，e(i,j)为第i行第j列像素点取整引入的误差，i为正弦条纹图。

18、另一方面，公开了一种电子设备，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述任一项所述的4比特位深的高精度投影条纹图生成方法。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：提高了使用4比特位深的条纹图进行条纹投影的测量精度，拓展了条纹图可使用的比特位深，为条纹投影三维测量提供了更多比特位深条纹图的选择，使用4比特位深条纹图进行条纹投影测量精度与使用8比特位深条纹图测量精度接近，但相较于投影8比特位深条纹图，4比特位深条纹图投影速率更快，能够投影图案数目更多，为灵活的三维测量提供了可选方案；相较于投影1比特位深条纹图，4比特位深条纹图可应用于大测量深度范围的动态三维测量过程；并且，通过计算误差，并将误差经过二维误差扩散算法扩散至周围像素点，得到高精度的4比特位深投影条纹图，4比特位深条纹图经过投影系统的低通滤波效应得到接近理想正弦分布的条纹图。

技术特征：

1.一种4比特位深的高精度投影条纹图生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种4比特位深的高精度投影条纹图生成方法，其特征在于，步骤s1包括：确定待生成相移条纹的条纹周期，相移步数，根据需求生成三步相移中第一步标准4比特位深正弦条纹图。

3.根据权利要求1所述的一种4比特位深的高精度投影条纹图生成方法，其特征在于，步骤s2中所述的正弦条纹图起始像素点灰度值的取值范围为0～15。

4.根据权利要求1所述的一种4比特位深的高精度投影条纹图生成方法，其特征在于，所述取整灰度值的计算公式为：

5.根据权利要求4所述的一种4比特位深的高精度投影条纹图生成方法，其特征在于，步骤s3所述的误差的计算公式为：

6.一种电子设备，其特征在于，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至5中任一项所述的4比特位深的高精度投影条纹图生成方法。

技术总结
本发明公开了一种4比特位深的高精度投影条纹图生成方法及电子设备，属于机器视觉三维测量计算技术领域，包括：生成标准4比特位深正弦条纹图；将4比特位深正弦条纹图起始像素点灰度值取整，得到对应的取整灰度值；计算起始像素点灰度值取整引入的误差；使用二维误差扩散算法将误差扩散到与起始像素点相邻的像素点上，并且将处理过的像素点列为已处理像素点；依次将未处理像素点作为起始像素点，重复上述步骤，直至4比特位深正弦条纹图中所有像素点均为已处理像素点，得到4比特位深高精度投影条纹图。提高了使用4比特位深条纹图进行条纹投影的测量精度，拓展了条纹图可使用的比特位深，为条纹投影三维测量提供了更多比特位深条纹图的选择。

技术研发人员：吴周杰,李训仁,张启灿,郭文博,陈正东,王浩然,陈照升,唐曦,崔俊杰,陈菲菲
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15