光柵投影相位法三維測(cè)量

龐林斌　錢強(qiáng)

摘要：利用結(jié)構(gòu)光進(jìn)行三維測(cè)量或場(chǎng)景再現(xiàn)是圖像處理領(lǐng)域的重要應(yīng)用，結(jié)構(gòu)光的編碼與構(gòu)造是進(jìn)行以上工作的基礎(chǔ)。文章首先討論了建立三維測(cè)量系統(tǒng)的方法，然后重點(diǎn)介紹了光柵投影相位法實(shí)現(xiàn)三維測(cè)量的原理與應(yīng)用方式。通過該方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)較大表面物體的測(cè)量與三維重構(gòu)。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)光柵；三維測(cè)量；三維重構(gòu)

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）30-7170-03

1 概述

利用結(jié)構(gòu)光進(jìn)行三維測(cè)量在圖像處理領(lǐng)域已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，在系統(tǒng)制作成本和測(cè)量精度方面提出了越來越高的要求，尤其在測(cè)量較大表面積的物體時(shí)，如何保證測(cè)量精度并實(shí)現(xiàn)三維重建是當(dāng)前重要的應(yīng)用需求之一[1]。下面就如何構(gòu)建符合要求的測(cè)量與重建系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的討論。

2 測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成

首先簡(jiǎn)單介紹一下結(jié)構(gòu)光測(cè)量的基本原理：通過投影儀向被測(cè)物體投射一定結(jié)構(gòu)的光模型，如點(diǎn)光源、線光源、十字光條、正弦光柵和編碼光等，被測(cè)物體的表面會(huì)對(duì)以上結(jié)構(gòu)光進(jìn)行調(diào)制，從而使投射到物體表面的光信號(hào)發(fā)生形變，利用圖像傳感原件，如相機(jī)，記錄變形的結(jié)構(gòu)光條紋圖像，根據(jù)編碼規(guī)則和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定物體表面的深度信息，從而獲得物體表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)[1，2]。其原理圖如圖1所示：

從上圖可以看出，結(jié)構(gòu)光由投影儀投射到物體表面，被物體表面調(diào)制而變形；相機(jī)抓取經(jīng)過調(diào)制后的光柵圖片，通過對(duì)光柵解碼獲得物體的深度信息。……