(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210875682.5 (22)申请日 2022.07.25 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114943755 A (43)申请公布日 2022.08.26 (73)专利权人 四川省产品质量 监督检验检测院 地址 610000 四川省成 都市东门街2号 (72)发明人 郑晓军　唐笑虎　胡子阳　 (74)专利代理 机构 成都春夏知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 51317 专利代理师 夏琴 (51)Int.Cl. G06T 7/38(2017.01) G06T 17/00(2006.01) G01B 11/25(2006.01)(56)对比文件 CN 10916 6149 A,2019.01.08 审查员 刘穗君 (54)发明名称 一种基于双目结构光三维重建相位图像的 处理方法 (57)摘要 本发明涉及三 维测量技术领域， 公开了一种 基于双目结构光三维重建相位图像的处理方法。 该方法包括： 获得左相机和右相机间的位姿变换 矩阵并进行归一化； 设置最小像素变化， 计算水 平方向产生的最大像素变化， 向上取整后作为水 平分段数目， 得到分段图像； 计算各分段图像中 心像素极线斜率， 作为各分段图像内所有像素的 无差极线斜率； 采用相位测量轮廓术将多张特定 相移的光栅图像投射至待测物体表 面， 形成正弦 条纹图像序列， 解得包裹相位， 生成沿水平方向 单调变化的相位图像； 获取相位图像的分段区 域， 以前点匹配终点作为后点匹配起始点进行分 段区域连续匹配。 本发明的技术方案提高了三维 测量精度和 测量效率。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 114943755 B 2022.10.04 CN 114943755 B 1.一种基于双目结构光 三维重建相位图像的处 理方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1、 获得左相机和右相机间的位姿变换矩阵并进行归一 化； 步骤2、 设置最小像素变化， 根据极线斜率计算水平方向产生的最大像素变化， 向上取 整后作为水平分段 数目， 基于水平分段 数目平均划分得到分段图像； 步骤3、 计算各分段图像 中心像素极线斜率， 将中心像素极线斜率作为各分段图像 内所 有像素的无差极线斜 率； 步骤4、 采用相位测量轮廓 术将多张特定相移的光栅图像投射至待测物体表面， 形成正 弦条纹图像序列， 解得包裹相位， 生成 沿水平方向单调变化的相位图像； 步骤5、 获取相位图像的分段区域， 以前点匹配终点作为后 点匹配起始点进行分段区域 连续匹配； 在步骤2中， 所述 最大像素变化S的计算方法为： 其中， Δk ′为分段图像区域内首尾极线斜 率差值， 为相机成像宽； 所述步骤3中， 中心像素极线斜 率k关于左相机像素点 计算方法为： 其中pi、qi、ti为参数化的矩阵， 计算过程如下： 其中C为左相机 重投影矩阵的代数余子阵； 其中ai、bi、ci为重投影矩阵参数， 表达式为： 其中， 为右相机的重投影矩阵的第P行第Q列， 为右相机的成像极点； 计算每一个无差极线斜率对应的所有像素点位置， 建立像素点位置和无差极线斜率对 应关系的映射表。 2.根据权利要求1所述的一种基于双目结构光三维重建相位图像的处理方法， 其特征 在于， 在步骤1中， 所述 位姿变换矩阵包括旋转矩阵与平 移矩阵。 3.根据权利要求1所述的一种基于双目结构光三维重建相位图像的处理方法， 其特征 在于， 在步骤2中， 所述 最小像素变化 为1像素。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114943755 B 2一种基于双目结构光三维重建相位图像的处理 方法 技术领域 [0001]本发明涉及物体三维测量技术领域， 具体涉及一种基于双目结构光三维重建相位 图像的处 理方法。 背景技术 [0002]物体的三维形态特征是物体最重要的特征之一。 三维面形测量(即三维物体表面 轮廓测量)是获取物体形态特征的一种重要手段， 也是记录、 比较、 复制物体形态特征 的基 础。 [0003]现有的物体三维面形测量方法中， 光学三维传感由于其非接触、 测量精度 高而日 益受到人们的重视和研究。 基于结构光的相位测量轮廓术是一种重要的三维传感方法， 相 位测量轮廓术是一种现有技术， 其采用正弦光栅投影和相移技术， 通过获取全场条纹的空 间信息和一个条纹周期内相移条纹的时序信息， 重 建物体表 面的三维信息， 具有高精度、 不 受物体表面反射率影响等特点， 也容易实现计算机辅助的自动测量， 因此在工业检测、 实物 仿形、 生物医学、 机器视 觉等领域有着广泛的应用前 景。 [0004]基于结构光的相位测量轮廓术配合双目立体视觉可快速、 精确、 简便地实现三维 重建。 相比于单目相机重 建， 双目相机由于视野盲区减少对复杂场景具有 更好地鲁棒性能。 目前， 为实现实时双目三 维重建， 在结构光成像方面有提出使用多种结构光进 行投影， 其中 不乏使用面结构光、 双向线结构光、 彩色结构光、 二值化编码结构光等， 利用多种 结构光特 性主要针对解包裹相位过程做出优化， 使得解包裹相位速度与精度得到提升 。 [0005]但无论采用何种结构光都是针对 获取相位的过程进行优化， 针对相位展开后的立 体匹配并未进 行定制化优化。 针对立体相位匹配过程多利用极线矫正等传统立体视觉优化 方案进行匹配优化， 这类方法通过极线几何特性， 对立体相位利用极线矫正等传统立体视 觉优化方案进行匹配优化， 对待匹配图像进行重投影矫正后以实现像素一一对应匹配， 但 极线矫正将图像进行矫正后， 图像相位信息由于插值而产生变动， 匹配时也并非原始像素 间的匹配， 因此在像素点精确定位时需要使用最小二乘等原理恢复拟合曲面选取亚像素匹 配点， 才得以使匹配精度保持。 极线矫正等方法虽使像素点匹配时间降低， 但预 处理时常大 幅延长并且带入由于拟合 导致的误差， 难以快速、 精确、 简便地测量。 发明内容 [0006]本发明要解决的技术问题是： 为了解决现有的双目结构光三维重建中测量精度和 测量效率的问题， 本发明提供了一种基于双目结构光 三维重建相位图像的处 理方法。 [0007]为实现上述目的， 本发明采用的技 术方案如下： [0008]一种基于双目结构光 三维重建相位图像的处 理方法， 包括以下步骤： [0009]步骤1、 获得左相机和右相机间的位姿变换矩阵并进行归一 化； [0010]步骤2、 设置最小像素变化， 根据极线斜率计算水平方向产生的最大像素变化， 向 上取整后作为水平分段 数目， 基于水平分段 数目平均划分得到分段图像；说　明　书 1/6 页 3 CN 114943755 B 3