基于彩色栅线的结构光动态三维测量技术研究

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1、第35卷第4期光学技术Vl01．35No．42009年7月OPTICALTECHNIQUEJuly2009文章编号：1002—1582(2009)04—0569—06基于彩色栅线的结构光动态三维测量技术研究韦争亮，钟约先，袁朝龙(清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室，北京100084)摘要：结构光动态三维测量能够实现运动或者变形物体型面重构。将6色3次伪随机条纹序列的色彩信息溶入亮度呈余弦周期性变化的数字栅线图中，构成彩色栅线空域编码图案。图像解码采用仿视觉过程。在直觉处理阶段，通过亮度峰值与对应的色彩信息来实现周期划分；在专注处

2、理阶段，通过局部亮度变化关系来进行空域解相。实验结果证明，测量系统只需投影单幅图案即可实现物体形貌的三维重构，可满足动态测量的要求，结合亚像素匹配可保证一定的测量精度，能形成多分辨率测量。关键词：结构光三维测量；伪随机序列；彩色栅线；空域解相中图分类号：029；TBll文献标识码：AResearchonthetechniqueofdynamic3DmeasurementofstructuredlightbasedoncolorgratingWEIZheng-liang，ZHONGYue-xian，YUANChao-long(KeyLabor

3、atoryforAdvancedMaterialsProcessingTechnology，MinistryofEducation，DepartmentofMechanicalEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Dyna~c3Dmeasurementofstructuredlightcanrealizethereconstructionofsurfaceofobjects6fmoveorde—form．Thecolorinformationofpseudor

4、arldomstripessequenceinthreeorderwithsixhuesisaddedintothedigitalgratingwhichintensityvariesascosineinperiods，formingspacecodingpatternofcolorgrating．Theimagedecodingsimulatesthepro—cessofhumanvision．Intheintuitionsectiontheperiods&redividedbasedontheintensitypeakandthecor

5、respondcolor．inthefocussectionthephaseofgratingisdemodulatedbasedonlocallyintensityvariety．Theexperimentresultsprovethatthemea—suringsystemcanreconstructthe3Dsurfaceofobjectbyonepatternprojecting，satisfytherequirementofdynamicmeasure—ment，guaranteecertainaccuracycombiningw

6、ithsub—pixelmatch，andachievemeasurementinhierarchicalresolutions．Keywords：3Dmeasurementofstructuredlight；pseudorandomsequence；colorgrating；spacephasedemodulation的方法有：借助系统组成构件之间特殊的空间几何1引言约束关系J，利用信号调制融合多幅图像再解实体三维数据测量广泛应用于反求工程、产品调_2J，或是用空域编码(伪随机序列编码，M-arrays质量检测和安全控制、物体识别、医学、

7、影视娱乐等编码等)取代典型的时域编码(相移法，二进制grey领域。与其它三维测量技术相比，结构光三维测量编码，n等级灰度编码等)_3J。但由于测量精度和分将多个光平面同时投影到物体表面，一次完成可见辨率与速度相互制约，虽然这些方法只需要单幅图视区的数据测量，具有非接触、效率高的优点。但由像就能完成动态测量，但常常存在图像解码困难，测于需要投影多幅编码图像才能实现对不同光平面的量精度低，测量数据稀疏，分辨率低的缺点。也有的编码，所以无法实现运动或者变形过程中的物体型系统通过改善系统硬件性能来实现图像投影和拍摄面测量。近年来，对于动态三维测量的

8、需求越来越的高速循环，近似实现动态测量[引，但要求物体变多，比如高速在线检测，零件加工变形分析，仿生学化缓慢，会引入误差。研究，人体检测等。本文把由彩色条纹作为基本编码元素的伪随