一種用於複雜表面編碼光測量的容錯編解碼方法
2023-06-08 01:53:36 1
一種用於複雜表面編碼光測量的容錯編解碼方法
【專利摘要】本發明提供了一種用於複雜表面編碼光測量的容錯編解碼方法。本發明編碼時，設定相移周期長度lp為格雷碼周期長度lg的2倍，即；設定相移起始點Op相對于格雷碼起始點Og滯後。解碼時，利用容錯式求得被測點編碼空間位置，避免了格雷碼值錯誤對被測點編碼空間位置的影響。本發明避免了由於複雜表面幹擾導致的圖像信息提取誤差，從而避免了測量粗大誤差、提高了編碼光三維測量的抗複雜表面幹擾能力。
【專利說明】—種用於複雜表面編碼光測量的容錯編解碼方法
[0001](一)
【技術領域】
本發明涉及編碼光三維測量領域，尤其涉及該領域中的編解碼方法及其抗複雜表面幹擾能力。
[0002](二)
【背景技術】
視覺測量領域的編碼光三維測量方法具有測量準確度和測量效率(速度)的綜合優勢，該方法利用投射器向被測表面投射編碼光，利用攝像機拍攝相應圖像，結合圖像信息和系統參數，計算出被測表面的點雲數據。其中，編碼光的作用是劃分測量空間。
[0003]相對於簡單表面，複雜表面的顏色多、反射率高、幾何斜率大。在編碼光測量過程中，複雜表面對編碼光產生幹擾，因而拍攝的圖像信息存在誤差，進而導致了測量粗大誤差。因此，抗複雜表面幹擾能力強的容錯編解碼方法有利於實現高準確度的三維測量。
[0004]編解碼方法主要包括空間編解碼法和時間編解碼法，其中後者抗幹擾能力強。
[0005]時間編解碼法中，抗幹擾能力強的典型方法有二進位碼、多進位碼、格雷碼、RGB碼等，其中格雷碼僅利用「黑」、「白」兩色編解碼，同時具有限定碼值誤差「僅為I」的特點，因此格雷碼的抗幹擾能力最強。但格雷碼僅能將測量空間劃分為若干區域，每個區域對應一個碼值，因此解析度較低。
[0006]時間編解碼法中，解析度高的典型方法有相移法、強度比法、顏色比法等，理論上可實現測量空間的連續劃分，即測量空間中的每個被側點對應一個相位，其中相移法抗幹擾能力相對較強。
[0007]綜上兩點，首先利用格雷碼將測量空間劃分為若干區域，然後在每個區域內利用相移法進行連續劃分。這樣，既避免了格雷碼跨度過大導致的抗幹擾能力弱，又實現了測量空間的連續劃分。這種編解碼方法相對適用於複雜表面的編碼光測量。
[0008]目前，格雷碼與相移法結合實現三維測量，特點是格雷碼周期長度和相移周期長度相等，且格雷碼周期邊緣與相移周期邊緣一一對齊。這種編解碼方法的不足之處在於，複雜表面的圖像信息提取誤差(灰度、顏色的判斷誤差)可能會導致格雷碼值錯誤和相移相位錯誤(在周期邊緣附近尤為明顯)，從而產生測量粗大誤差，因此這種編解碼方法的抗複雜表面幹擾能力仍然需要提高。為了提高抗複雜表面幹擾能力，國內外研究者提出了一些周期邊緣處的格雷碼值和相移相位判別與修正規則，對於某些粗大誤差點具有一定效果，但未能利用編解碼方法消除粗大誤差點，提高抗複雜表面幹擾能力，這是本發明致力解決的問題。
[0009](三)
【發明內容】
本發明的目的在於克服格雷碼與相移結合三維測量過程中，由複雜表面幹擾導致的圖像信息提取誤差，從而導致測量粗大誤差的不足，提供一種能夠抗複雜表面幹擾的容錯編解碼方法。
[0010]本發明的目的是這樣實現的:
步驟一:編碼時，設定相移周期長度Λ為格雷碼周期長度Λ的2倍，即;設定相移起始點Op相對于格雷碼起始點Og滯後0.5./,。如圖1所示為部分編碼，圖中橫軸I為被測點的編碼空間位置，反映被測點在測量空間中的位置；縱軸表示相移相位4、格雷碼值
(6^=0,1,2,3……?) ； ο為編碼空間的起始點；圖中粗實線表示格雷碼，粗虛線表示相移相位。
[0011]步驟二:
解碼時，被測點的相移周期序數= 0X2,3……?)根據被測點的格雷碼值和相移相位由式(I)求得，式中J為格雷碼圖像總數而表示第i幅格雷碼圖像中被測點的灰度值；I1' h、h、Z4表示各幅(共4幅)相移圖像中被測點的灰度值。式中[]表示取整運算；(
)2表示二進位轉換；1(1表示十進位轉換。式中
【權利要求】
1.一種能夠抗複雜表面幹擾的容錯編解碼方法，其特徵在於它包括以下步驟: 步驟一:編碼時，設定相移周期長度7P為格雷碼周期長度7g的2倍，即Ip = 2-lg ;設定相移起始點Op相對于格雷碼起始點Og滯後0.5.,#為被測點的編碼空間位置%為相移相位、格雷碼值……η、，O為編碼空間的起始點； 步驟二: 解碼時，被測點的相移周期序數= 0.12,3……η)根據被測點的格雷碼值和相移相位由式(I)求得，式中J為格雷碼圖像總數而表示第i幅格雷碼圖像中被測點的灰度值;Λ、；、J3、J4表示4幅相移圖像中被測點的灰度值，式中[]表示取整運算；2表示二進位轉換；1(1表示十進位轉換，式中
被測點的編碼空間位置#由式(2)求得
【文檔編號】G01B11/25GK104075669SQ201410147161
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2014年4月14日
【發明者】吳海濱, 於曉洋, 於雙, 王北一, 孟曉亮, 孫曉明 申請人:哈爾濱理工大學