一種物體顏色及三維輪廓的快速測量方法
2023-09-23 11:44:10
專利名稱：一種物體顏色及三維輪廓的快速測量方法
技術領域：
本發明屬於複雜物體三維輪廓檢測技術領域，具體涉及一種物體顏色及三維輪廓的快速測量方法。
背景技術：
目前，由於光學三維輪廓測量技術具有非接觸、解析度高和數據獲取速度快等優點，成為近年來國際上研究的熱門課題之一，並廣泛應用在反求工程、工業自動檢測、新產品開發、醫療診斷、文化遺產保護與恢復和現代製造系統等領域。然而，在進行彩色逆向工程設計、文化遺產的保護及科研分析、藝術品及玩具製作等彩色模型進行測量時，形狀和顏色是其測量的基本元素，形狀是待測物體的三維輪廓數據，通常用世界坐標系中的X、Y、 Z坐標值來表示；顏色則通過物體表面對入射光線的反射特性和表面材料的紋理特性來表徵，通常採用R、G、B三維絕對顏色信息表示。如何既能獲得物體的精確三維輪廓信息，又能獲得物體的絕對三維顏色信息，即高精度彩色三維輪廓測量是當今輪廓測量領域的又一大研究熱點。彩色三維輪廓測量方法，大都是在光學三維輪廓測量技術的基礎上，與顏色信息進行空間坐標的匹配來完成，這樣需要分別進行三維輪廓信息和三維顏色信息的採集，從而造成測量速度慢，而且匹配誤差大。目前，彩色三維輪廓測量方法按照照明方式可以分為兩類一類是被動式的視覺測量方法，它是採用非結構光的照明方式，從一個或多個角度獲得二維平面圖像，通過一系列複雜的圖像處理算法獲得三維形狀數據，即X、Y、Z三維坐標值，同時，可以通過一個彩色觀察系統獲得一幅平面彩色圖像，它包含有R、G、B顏色信息， 結合預先進行的系統標定值，將兩次獲得的數據進行空間匹配，即可得到物體的彩色三維輪廓(X、Y、Z-R、G、B)。這種方法的測量必須依賴於物體形態、光照條件等先決條件，它不僅需要進行大量的數據運算，而且測量精度較低，匹配誤差大；另一類是更適合於計量的主動式測量方法，它是採用線結構光掃描的測量方法，是指用一線結構光從一個方向照明物體， 由於物體表面對結構光場的空間或時間調製，從不同方向觀察，得到變形的結構光圖像，這些變形對應著物體的高度信息，結合三角法就可以計算出物體的外形輪廓，即X、Y、Z三維坐標值，然後，在無結構光照明情況下獲得物體的顏色信息，最後進行形狀與顏色的匹配， 得到物體的彩色三維信息。這種方法的測量速度慢，而且存在較大匹配誤差。
發明內容
為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種物體顏色及三維輪廓的快速測量方法，具有測量精度較高，匹配誤差小，測量速度快的優點。為了達到上述目的，本發明採取的技術方案為一種物體顏色及三維輪廓的快速測量方法，包括以下步驟第一步，建立彩色物體的反射模型，假設紅、綠、藍三個顏色分量的強度分別為Ικ、 Ie和Ib，編碼投影條紋能夠沿水平方向X或豎直方向y進行編碼，也能夠沿灰度級方向Z進行編碼，將編碼投影條紋投影到被測彩色物體上，由此得到了編碼投影條紋和被測物體間的映射關係，即彩色物體的反射模型；第二步，建立測量編碼條紋，採用彩色條紋的紅、綠、藍三個顏色分量實現編碼條紋的三步相移，即紅、綠、藍三種顏色分量的光強分布IK、Ig和L分別為
權利要求
1. 一種物體顏色及三維輪廓的快速測量方法，其特徵在於，包括以下步驟 第一步，建立彩色物體的反射模型，假設紅、綠、藍三個顏色分量的強度分別為IK、Ie和 Ib，編碼投影條紋能夠沿水平方向χ或豎直方向y進行編碼，也能夠沿灰度級方向ζ進行編碼，將編碼投影條紋投影到被測彩色物體上，由此得到了編碼投影條紋和被測物體間的映射關係，即彩色物體的反射模型；第二步，建立測量編碼條紋，採用彩色條紋的紅、綠、藍三個顏色分量實現編碼條紋的三步相移，即紅、綠、藍三種顏色分量的光強分布IK、Ig和L分別為
全文摘要
一種物體顏色及三維輪廓的快速測量方法，先建立彩色物體的反射模型，再建立測量編碼條紋，然後分離測量信息，再獲取顏色信息，得到被測物體的顏色三維信息，最後獲取物體的三維輪廓信息，本發明採用編碼條紋投影的方法，只需要採集兩幅投影編碼條紋，因此，它不僅測量精度高，而且測量速度快，同時，由於顏色信息和輪廓信息這兩部分信息都是從一幅圖像中獲得的，所以不存在任何匹配誤差，本發明具有測量精度較高，匹配誤差小，測量速度快的優點。
文檔編號G01J3/46GK102243103SQ20111009222
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月13日 優先權日2011年4月13日
發明者劉丙才, 姜濤, 李兵, 李寶鵬, 蔣莊德 申請人:西安交通大學