基于格雷码-相移的双目三维测量方法研究

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在非接触三维测量技术中，结构光三维测量方法具有快速、准确、造价低等优点被广泛应用于逆向工程(RE)、文物保护等领域u J.该测量方法通过向被测物体表面投射面编码图案，并由-个或多个摄像机获拳过物体表面高度调制后的图像.因为投射的编码图案是事先编码好的，对拍摄图像解码后可以很容易获得不同视角之间的匹配点.对匹配点进行经典的三角测量法计算，就可确定物体表面采样点的三维坐标.这种方法大大缩短了测量时间，提高了测量效率 J。

目前生成编码图案的方法多种多样，Joquim Salvi J等对目前存在的编码方法做了总结，主要有时间编码、空间编码、直接编码.在时间编码中，格雷码相邻码值之收稿日期：2012-01.10；修回日期：2012-05-07间只有-位不同，最多产生-位误码，抗干扰能力比二进制码强，而且编码简单健壮、范围大.但格雷码图案的最细条纹不能过细，至少应大于 8个像素，否则会造成格雷码解码困难，致使采用格雷码测量分辨率低4j.相移法适合测量小范围内表面连续的物体，分辨率高，但解码过程复杂、容易出错.BergrnanI5 3等提出了格雷码.相移组合编码技术，依次向被测物投射格雷码条纹图案和相移图案，其中格雷码条纹图案中每-条纹确定的码值作为周期次数值，周期次数值粗分物体表面，相移图案再细分每-个周期次数值确定的区域.该方法综合格雷码和相移法各自的优点，可获得较大的测量范围和较高的分辨率.由于 Bergman所采用的方法是基于单目系统，需要额外的投影仪标定，而投影仪标定比摄像机标定复杂，并且精度低.文献[6]在 Bergman方法的基础电 子 学 报 2013年如图9的重建结果所示，在石膏模型表面光照不均匀的地方如眼眶凹陷处，被黑色中空标识物覆盖的地方仍能够被重建，验证了格雷码图像阈值分割的准确性.重建模型的表面光滑，没有出现周期错位的情况。

6 结论三维表面测量技术在逆向工程、文物保护等方面起着重要作用，基于结构光的非接触测量是实现该技术的重要手段之- .本文的方法在前人的研究基础上 ，采用双目立体视觉技术，选择格雷码-相移组合的结构光.通过向投射物体表面两组格雷码条纹图案，提高格雷码阈值分割精度，对周期错位现象，提出了-种新的校正方法 .将文中三维测量方法应用到实际嘲中，对人眼石膏模型进行测量，得到物体表面重建三维效果图.作者未来工作旨在进-步提高测量精度，完成表面纹理映射 ，和 CAD/CAM系统互联 。