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申请/专利权人：南京理工大学

摘要：本发明涉及一种基于单相机‑投影仪系统的数字图像相关的三维测量方法及系统，方法包括：设计条纹图案，对标准平板投出条纹图案，确定初始绝对相位图；设计散斑图案，对标准平板投出散斑图案，采集标准平板的散斑图像；通过单相机‑投影仪测量系统采集待测物体的原始散斑图像，将物体向前移动5次步长1mm；通过散斑图像进行匹配，并通过初始绝对相位图得到待测物体的绝对相位图；待测物体的绝对相位通过相位恢复，相位展开后结合标定参数对相位重建出待测物体的三维信息。本发明可以重建物体、精确计算位移和变形，无需任何辅助设备，只需使用一台工业相机和一台投影仪就能计算出三维重建和位移。

主权项：1.一种基于单相机-投影仪系统的数字图像相关的三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、对标准平板投出条纹图案，根据拍摄得到的图片确定初始绝对相位图；相机捕获的条纹图案为： ；其中表示相移步数，表示像素坐标，表示背景光强，表示条纹图像的调制度，为相移步数，表示编码的相位值，且条纹幅度通过以下公式进行计算： ；包裹相位通过最小二乘算法计算得到： ；其中相位值被包裹在的范围内，通过相位展开，将其转化成连续的绝对相位，从而实现相机与投影仪坐标的准确对应，公式如下： ；其中为整数，被称为条纹级次，为绝对相位；步骤二、对标准平板投出散斑图案，采集标准平板的散斑图像；步骤三、通过单相机-投影仪测量系统采集待测物体的原始散斑图像，将待测物体向前移动5次步长1mm；步骤四、通过步骤二和步骤三得到的散斑图像进行匹配，并通过步骤一得到的初始绝对相位图得到待测物体的绝对相位图；采用修正的零均值归一化方差平方来确定参考子集与目标子集之间的最佳匹配度，通过以下公式来计算： ；其中，是参考图像中选定的子集，和分别是参考图像和变形图像的强度分布，和分别表示参考图像的和形变图像子区，代表变形参数，它决定了两个图像中对应点坐标的形状函数，和分别表示在x和y方向的位移，分别表示在参考图像上的拉伸和缩减；从标准平板的绝对相位中获得标准平板散斑图像的每个像素的绝对相位值以及标准平板散斑图像和待测物体散斑图像之间的对应关系，提取出待测物体散斑图像的绝对相位图，从而得到待测物体的绝对相位；步骤五、待测物体的绝对相位通过相位恢复，相位展开后结合标定参数对相位重建出待测物体的三维信息；步骤六、分别计算出位移后的三维点云，将对应点作差，得到物体的位移；待测物体的绝对相位通过相位恢复，相位展开后结合标定参数对相位重建出待测物体的三维信息；当匹配确定后，利用对应作差求出相应参考点和变形物体点的位移；全球世界坐标系中的三维位移表示为 ；其中，表示变形前的三维坐标，表示变形后的相应点。

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