一种结构光三维测量装置及其测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103033147A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103033147A(43)申请公布日2013.04.10(21)申请号201310008280.6(22)申请日2013.01.09(71)申请人中航华东光电有限公司地址241000安徽省芜湖市弋江区高新技术开发区华夏科技园(72)发明人时圣柱(74)专利代理机构安徽汇朴律师事务所34116代理人方荣肖(51)Int.Cl.G01B11/25(2006.01)权利要求书权利要求书3页3页说明书说明书77页页附图附图44页(54)发明名称一种结构光三维测量装置及其测量方法(57)摘要本发明涉及一种结构光三维测量装置，其包括：投影仪，其用于对待测物分别投射具有一定时序的格雷码条纹图案、以及具有一定时序的线移条纹图案；取像仪，其用于对该待测物取像获得若干时序变化的格雷码条纹图像以及若干时序变化的线移条纹图像；中央处理器，其用于获取至少4n幅时序连续变化的格雷码条纹图像，其中，n为正整数，并进行解码，还用于获取至少4n幅时序连续变化的线移条纹图案，并进行解码；还用于根据格雷码条纹图像的投射角αi以及线移条纹图案的投射角αt计算该待测物的表面三维轮廓数据。本发明的优点在于：能够较佳准确地确定待测物的表面三维轮廓数据。本发明还涉及另一种软件实现的结构光三维测量装置及其测量方法。CN10347ACN103033147A权利要求书1/3页1.一种结构光三维测量装置，其特征在于，其包括：投影仪，其用于对待测物分别投射具有一定时序的格雷码条纹图案、以及具有一定时序的线移条纹图案；取像仪，其用于对该待测物取像获得若干时序变化的格雷码条纹图像以及若干时序变化的线移条纹图像；以及中央处理器，其用于获取至少4n幅时序连续变化的格雷码条纹图像，其中，n为正整数，并进行解码：提取该至少4n幅格雷码条纹图像中的条纹边缘，所有条纹边缘数为24n-1，在每幅格雷码条纹图像的处理中，将其所有条纹边缘h上点作为图像采样点，其中，h为正整数代表条纹边缘的排列序号，然后按条纹边缘h上点在相应格雷码条纹图像中的灰度值Gi确定该格雷码条纹图像的编码值Ki，其中，i=1，2，……，4n代表格雷码条纹图像的序数，进而求其投射角αi；该中央处理器还用于获取至少4n幅时序连续变化的线移条纹图案，并进行解码：提取每幅线移条纹图案中的白条纹中心，所有白条纹中心数为24n，将每个白条纹中心线t上点作为图像采样点，其中，t为正整数代表白条纹中心线的排列序号，然后按该白条纹中心线t上点在相应线移条纹图案中的灰度值确定编码值Yt，进而求其投射角αt；以及该中央处理器还用于根据格雷码条纹图像的投射角αi以及线移条纹图案的投射角αt计算该待测物的表面三维轮廓数据。2.一种结构光三维测量装置，其特征在于，其包括：投影模块，其用于对待测物分别投射具有一定时序的射格雷码条纹图案、以及具有一定时序的线移条纹图案；取像模块，其用于对该待测物取像获得若干时序变化的格雷码条纹图像以及若干时序变化的线移条纹图像；以及数据处理模块，其包括：格雷码条纹图像解码模块，其用于获取至少4n幅时序连续变化的格雷码条纹图像，其中，n为正整数，并进行解码：提取该至少4n幅格雷码条纹图像中的条纹边缘，所有条纹边缘数为24n-1，在每幅格雷码条纹图像的处理中，将其所有条纹边缘h上点作为图像采样点，其中，h为正整数代表条纹边缘的排列序号，然后按条纹边缘h上点在相应格雷码条纹图像中的灰度值Gi确定该格雷码条纹图像的编码值Ki，其中，i=1，2，……，4n代表格雷码条纹图像的序数，进而求其投射角αi；线移条纹图案解码模块，其用于获取至少4n幅时序连续变化的线移条纹图案，并进行解码：提取每幅线移条纹图案中的白条纹中心，所有白条纹中心数为24n，将每个白条纹中心线t上点作为图像采样点，其中，t为正整数代表白条纹中心线的排列序号，然后按该白条纹中心线t上点在相应线移条纹图案中的灰度值确定编码值Yt，进而求其投射角αt；以及整合模块，其用于根据格雷码条纹图像的投射角αi以及线移条纹图案的投射角αt计算该待测物的表面三维轮廓数据。3.如权利要求1或2所述的结构光三维测量装置，其特征在于，Ki满足以下公式：4n-i4n-i-1Kii=2+((G0G1G2ΛGi-1)2)10·2；其中，4n为格雷码条纹图像总数；i=1，2，……，4n，为格雷码条纹图像的序数；Gi表示第i幅格雷码条纹图像中的灰度值，其中，G0为初始2CN103033147A权利要求书2/3页值，令G0=0。4.如权利要求1或2所述的结构光三维测量装置，其特征在于，Yt满足以下公式：4n-t4n-t-1Yt=2+((G0G1G2ΛGt-1)2)10·2；其中，4n为线移条纹图像总数；