一种人体表面轮廓三维重建的方法与装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102175179A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102175179A(43)申请公布日2011.09.07(21)申请号201110043407.9(22)申请日2011.02.23(71)申请人东南大学地址215123江苏省苏州市工业园区林泉街399号东南大学苏州研究院(72)发明人周平刘欣冉(74)专利代理机构苏州创元专利商标事务所有限公司32103代理人范晴(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种人体表面轮廓三维重建的方法与装置(57)摘要本发明公开了一种人体表面轮廓三维重建的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将投影仪投射区域，摄像机拍摄区域与人体被测部位对应；（2）投影仪每次投射1幅图像，摄像机就采集1幅图像，投影图像包括黑白图像、格雷码图像和相移光栅图像；（3）处理采集的图片，得到人体表面轮廓的三维信息。本发明根据投影仪特性以及投影与拍摄间的时间特性，设计了相位误差补偿曲线，提高了人体表面轮廓的重建准确度；改进了一般周期校正方法，并将其用于校正人体表面轮廓的绝对相位，提高了人体表面轮廓的重建准确度；采用独立的投影图像生成模块，用于生成投影图像，并控制投影仪投影图像，便于控制从投影仪投射图像到摄像机采集图像间的时间间隔，提高了相位误差拟合函数的稳定性。CN102759ACCNN110217517902175183A权利要求书1/2页1.一种人体表面轮廓三维重建的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将投影仪投射区域，摄像机拍摄区域与人体被测部位对应；（2）投影仪每次投射1幅图像，摄像机就采集1幅图像，投影图像包括黑白图像、格雷码图像和相移光栅图像；（3）处理采集的图片，得到人体表面轮廓的三维信息。2.根据权利要求1所述的一种人体表面轮廓三维重建的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在计算机上预览摄像机拍摄的图像，调整饱和度，白平衡，gamma值等参数，使其拍摄的效果达到最优；（2）投影仪投射全白光和全黑光到人体表面，并由摄像机拍摄图像；（3）投影仪投射五幅格雷码图像到人体表面，并由摄像机拍摄图像；（4）投影仪投射四幅相移光栅到人体表面，并由摄像机拍摄图像；（5）对采集到的图片进行滤波处理；（6）通过步骤（2）、（3）拍摄得到的图片对格雷码图像进行局部阈值二值化处理，并将格雷编码转换为二进制编码，得到连续递增的编码区域；（7）对步骤（5）得到的图片中的相位信息进行反正切变换，得到折叠相位；（8）将步骤（7）得到的折叠相位在步骤（6）得到的各编码区域上展开，最终得到连续的展开相位，并对展开过程进行周期错位校正；（9）构造一参考平面的相位，与步骤（8）的相位相减，得到与人体表面轮廓高度信息对应的绝对相位信息；（10）采用相位误差拟合函数的方法对步骤（9）的误差进行补偿，得到最终表征人体表面轮廓信息的绝对相位；（11）根据测量系统的标定参数与步骤（10）的结果，重建人体表面轮廓。3.根据权利要求2所述的一种人体表面轮廓三维重建的方法，其特征在于，所述投影仪投射的四幅相移光栅的光强公式为：其中N=4，i=1、2、3、4。4.一种人体表面轮廓三维重建的装置，其特征在于：包括投射编码光栅条纹到人体上的投影仪、采集经人体待测部位反射的变形的编码光栅条纹的摄像机以及和分别和投影仪、摄像机相连，用于图像处理、重建和显示人体体表三维轮廓的计算机。5.根据权利要求4中所述的人体表面轮廓三维重建的装置，其特征在于：所述人体表面轮廓三维重建的装置还包括独立的投影图像生成模块，所述投影图像生成模块分别于计算机和投影仪相连。6.根据权利要求4中所述的人体表面轮廓三维重建的装置，其特征在于：所述编码光栅条纹是格雷码编码光栅条纹与正弦编码光栅条纹。7.根据权利要求6中所述的人体表面轮廓三维重建的装置，其特征在于：所述正弦编码光栅条纹间存在相移关系。8.根据权利要求4中所述的人体表面轮廓三维重建的装置，其特征在于：所述投影仪2CCNN110217517902175183A权利要求书2/2页的分辨率在800*600以上。9.根据权利要求4中所述的人体表面轮廓三维重建的装置，其特征在于：所述摄像机的分辨率为1024*768以上。10.根据权利要求4中所述的人体表面轮廓三维重建的装置，其特征在于：还包括分别设置在投影仪和摄像机下方的可调节支架，使投影仪和摄像机与人体待测部位位于同一水平面。3CCNN110217517902175183A说明书1/4页一种人体表面轮廓三维重建的方法与装置技术领域[0001]本发明涉及光学测量技术领域、计算机图像处理领域，更进一步涉及一种基于结构光的人体表面轮廓三维重建的方法和装置。背景技术[0002