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申请/专利权人：合肥工业大学

摘要：本发明公开了一种基于多阈值Otsu算法的三维形貌测量方法，通过调节投射条纹图案亮度实现高动态范围三维形貌的测量，采用数字投影仪，通过对被测量物体投影等亮度间隔的纯光，使用最小二乘法得到采集亮度与投影亮度的一次关系，对其一次系数与常数项绘出灰度分布直方图，利用多阈值Otsu算法将一个包括多种不同表面反射率的测量物体分割成对应的几部分，得到对应适合的亮度，分别进行投影，取出适合的部分，进行图像融合，从而恢复被测对象的三维形貌。本发明能够自动调整被测对象和环境光照等因素所得到的阈值，测量速度高；通过对均匀光序列进行处理，得到各像素点的表面反射率与环境光，实现对被测物体表面整体轮廓测量。

主权项：1.一种基于多阈值Otsu算法的三维形貌测量方法，通过调节投射条纹图案亮度实现高动态范围三维形貌的测量，其特征在于，采用数字投影仪，通过对被测量物体投影等亮度间隔的纯光，使用最小二乘法得到采集亮度与投影亮度的一次关系，对其一次系数与常数项绘出灰度分布直方图，利用多阈值Otsu算法将一个包括多种不同表面反射率的测量物体分割成对应的部分，得到对应适合的亮度，分别进行投影，取出适合的部分，进行图像融合，从而恢复被测对象的三维形貌；具体包括以下步骤：步骤S1，投影不同亮度的均匀光序列；对准备测量的物体投影一组亮度间隔相同的纯光序列，所述的步骤S1中，在伽马效应影响下，投影仪投影图案灰度值范围处于40～220之间，设定投影的均匀光序列上下限取40和220，间隔为d，分为q组，即投影灰度值i为第i组纯光；步骤S2，采用相同增益与曝光时间采集步骤S1生成的纯光序列；相机增益取k＝1，即0dB，镜头视场与光圈均固定，对每组投影亮度采集，分别为其中，为采集亮度，i为第i组纯光，n为自然数；步骤S3，计算采集亮度与投影亮度的关系；采用最小二乘法求解采集亮度与投影亮度之间的函数关系，即可获得一次函数关系系数ax,y和常数项bx,y；x为数组横坐标y为数组纵坐标；具体方法为：在求采集亮度与投影亮度关系时，其相关关系为一次函数关系，一次函数系数设为ax,y，ax,y由曝光时间、相机灵敏度和表面反射率共同确定，在固定曝光时间和相机灵敏度后，可以针对不同物体的表面反射率求解该系数，一次函数常数项设为bx,y；则采集亮度与投影亮度之间的函数关系为： 此处的为采集亮度,为投影亮度,利用最小二乘法求解ax,y与bx,y；步骤S4，使用多阈值Otsu算法得到分割阈值；通过采集亮度与投影亮度之间的函数关系和多阈值Otsu算法，对被测物体表面区域进行分割，利用类间方差最大算法确定最佳阈值Ioptx,y；x为数组横坐标y为数组纵坐标；步骤S5，根据步骤S4得出的阈值求出所需投影条纹图案亮度；步骤S6，按照条纹图案亮度分别投影并采集；根据步骤S5得到的投影条纹图案亮度，进行投影，采集图像；步骤S7，亮度归一化并进行图像融合；对采集后亮度进行归一化处理，对步骤S6中采集到的图像采用掩膜取出捕捉效果好的区域进行图像融合；步骤S8，进行三维重建，恢复被测对象的三维形貌。将融合图像进行相位解包裹，以恢复被测对象的三维形貌。

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百度查询： 合肥工业大学 基于多阈值Otsu算法的三维形貌测量方法