圖像匹配系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種圖像匹配方法，其包括：接收用戶光柵的頻率種類數、每種頻率光柵的周期數、及相移次數；控制投影儀將M種不同頻率的光柵依次根據相移次數投影到待測物體的表面，并記錄在每一種頻率及每一次平移下由兩個攝像機各拍攝的N幅光柵圖像；計算每個像素點在每幅光柵圖像中的光強；根據N步相移法計算像素點在每一種頻率光柵下的相位主值θ(x,y)；根據像素點在M種不同頻率的光柵下的相位主值計算每個像素點的相位以得到第一相位灰度圖及第二相位灰度圖；匹配第一相位灰度圖及第二相位灰度圖中的所有像素點以得到所需的圖像。本發(fā)明還提供一種圖像匹配系統(tǒng)，其可以在圖像匹配的時候不需要外部的約束就可以完成，同時也提高了計算速度。
【專利說明】圖像匹配系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種圖像匹配系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002] 目前，結構光三維測量系統(tǒng)是一種迅速發(fā)展的技術。將結構光照射在物體上，利用 攝像機拍到的圖片進行編碼和匹配是系統(tǒng)的重要部分，是獲得高精度三維測量的基礎。基 于一維正弦光柵的相移解相位編碼方法，如格雷碼，多頻外差法等廣泛應用于各種掃描測 量系統(tǒng)之中。一維正弦光柵只在一個方向有變化，解出相位后不能直接用相位匹配圖像，還 需要外部條件，如極線約束。這樣給計算帶來很大的不便。
【發(fā)明內容】
[0003] 鑒于以上內容，有必要提供圖像匹配系統(tǒng)及方法，其可以在圖像匹配的時候不需 要外部的約束就可以完成，而且計算速度也提高很多。
[0004] 一種圖像匹配系統(tǒng)，其包括：接收模塊，用于接收用戶光柵的頻率種類數、每種頻 率光柵的周期數、及相移次數；投影模塊，用于投影儀將Μ種不同頻率的光柵依次根據相移 次數投影到待測物體的表面，并記錄在每種頻率及每次平移下由兩個攝像機各拍攝的Ν幅 光柵圖像；光強計算模塊，用于計算每個像素點在每幅光柵圖像中的光強；相位主值計算 模塊，用于根據Ν步相移法計算每個像素點在每種頻率光柵下的相位主值Θ (x，y);相位計 算模塊，用于根據每個像素點在Μ種不同頻率光柵下的相位主值計算每個像素點的相位以 得到第一相位灰度圖及第二相位灰度圖，所述第一相位灰度圖為第一個攝像機所拍攝的光 柵圖像計算得到的相位灰度圖，所述第二相位灰度圖為第二個攝像機所拍攝的光柵圖像計 算得到的相位灰度圖；匹配模塊，用于匹配第一相位灰度圖及第二相位灰度圖中的所有像 素點以得到所需的圖像。
[0005] -種圖像匹配方法，該方法包括：接收步驟，接收用戶輸入光柵的頻率種類數、每 種頻率光柵的周期數、及相移次數；投影步驟，使投影儀將Μ種不同頻率的光柵依次根據相 移次數投影到待測物體的表面，并記錄在每種頻率及每次平移下由兩個攝像機各拍攝的Ν 幅光柵圖像；光強計算步驟，計算每個像素點在每幅光柵圖像中的光強；相位主值計算步 驟，根據Ν步相移法計算每個像素點在每種頻率光柵下的相位主值Θ (x，y);相位計算步 驟，根據每個像素點在Μ種不同頻率光柵下的相位主值計算每個像素點的相位以得到第一 相位灰度圖及第二相位灰度圖，所述第一相位灰度圖為第一個攝像機所拍攝的光柵圖像計 算得到的相位灰度圖，所述第二相位灰度圖為第二個攝像機所拍攝的光柵圖像計算得到的 相位灰度圖；匹配步驟，匹配第一相位灰度圖及第二相位灰度圖中的所有像素點以得到所 需的圖像。
[0006] 相較于現有技術，所述圖像匹配系統(tǒng)及方法使得每個像素點對應唯一的一個相 位，使每個像素點的編碼都是唯一的，從而在圖像匹配的時候不需要外部的約束，直接利用 像素點的相位進行插值匹配就可以完成，同時也提高了計算速度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明圖像匹配系統(tǒng)的應用環(huán)境圖。
[0008] 圖2是本發(fā)明圖像匹配系統(tǒng)的模塊圖。
[0009] 圖3是本發(fā)明圖像匹配方法的較佳實施例的流程圖。
[0010] 圖4是本發(fā)明雙線性插值的示意圖。
[0011] 主要元件符號說明
[0012]
【權利要求】
1. 一種圖像匹配系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括： 接收模塊，用于接收用戶輸入光柵的頻率種類數、每種頻率光柵的周期數、及相移次數 N； 投影模塊，用于投影儀將Μ種不同頻率的光柵依次根據相移次數投影到待測物體的表 面，并記錄在每種頻率及每次平移下由兩個攝像機各拍攝的Ν幅光柵圖像； 光強計算模塊，用于計算每個像素點在每幅光柵圖像中的光強； 相位主值計算模塊，用于根據Ν步相移法計算每個像素點在每種頻率光柵下的相位主 值 θ (X，y); 相位計算模塊，用于根據每個像素點在Μ種不同頻率光柵下的相位主值計算每個像素 點的相位以得到第一相位灰度圖及第二相位灰度圖，所述第一相位灰度圖為第一個攝像機 所拍攝的光柵圖像計算得到的相位灰度圖，所述第二相位灰度圖為第二個攝像機所拍攝的 光柵圖像計算得到的相位灰度圖； 匹配模塊，用于匹配第一相位灰度圖及第二相位灰度圖中的所有像素點以得到所需的 圖像。
2. 如權利要求1所述的圖像匹配系統(tǒng)，其特征在于，在第m種頻率的光柵下，像素點在 第i幅光柵圖像中的光強為：
其中a為系數，X，y為像素點在光柵圖像中的橫、縱坐標，Φπ為第m種光柵的周期數， m和i是大于0的整數，m彡M，i彡N。
3. 如權利要求2所述的圖像匹配系統(tǒng)，其特征在于，所述像素點在第m種頻率的光柵下 的相位主值：
4. 如權利要求1所述的圖像匹配系統(tǒng)，其特征在于，每個像素點的相位為像素點在頻 率最大的光柵下的絕對相位。
5. 如權利要求4所述的圖像匹配系統(tǒng)，其特征在于，所述Μ種不同頻率的光柵按照頻率 的大小從小到大依次為頻率為λ i的光柵、頻率為λ2的光柵…及頻率為λΜ的光柵，像素 點在頻率入1、頻率入 2?及頻率^光柵下的相位主值依次為91，92?9"; 頻率為λ i的光柵的周期數最大，則像素點在頻率為λ i光柵下的絕對相位為其相 位主值Θ i ; 所述像素點在頻率λ 2光柵下的絕對相位Φ2為像素點在頻率λ i光柵 下的絕對相位％及像素點在頻率λ 2光柵下的相位主值疊加得到的，所述
所述像素點在頻率為λ Μ的光柵下的絕對相位ΦΜ為像素點在頻率為λ η 光柵下的絕對相位及頻率為λΜ光
柵下的相位主值疊加得到的，所述 的結果取整。
6. 如權利要求1所述的圖像匹配系統(tǒng)，其特征在于，所述匹配模塊匹配第一相位灰度 圖及第二相位灰度圖的步驟包括： 若第一相位灰度圖的任意一個像素點的相位為Ρ〇,在第二相位灰度圖中找到四個位 置相鄰的像素點，且四個像素點的相位分別為PQQ、PQ1、P1Q、Ρ η，滿足：PQ>PQ()，PQ〈PQ1，Ρ/Ρκ)， Ρ〇<Ρπ ； 利用雙線性插值計算出在第二相位灰度圖中與相位為h的像素點相匹配的像素點P' 的坐標； 設相位為ΡΜ的像素點的坐標為（Χ(ι，％)，則與匕相位相匹配的相位P'的像素點坐標 (y)為··
7. -種圖像匹配方法，其特征在于，該方法包括： 接收步驟，接收用戶輸入光柵的頻率種類數、每種頻率光柵的周期數、及相移次數N; 投影步驟，使投影儀將Μ種不同頻率的光柵依次根據相移次數投影到待測物體的表 面，并記錄在每種頻率及每次平移下由兩個攝像機各拍攝的Ν幅光柵圖像； 光強計算步驟，計算每個像素點在每幅光柵圖像中的光強； 相位主值計算步驟，根據Ν步相移法計算每個像素點在每種頻率光柵下的相位主值 θ (χ, y)； 相位計算步驟，根據每個像素點在Μ種不同頻率光柵下的相位主值計算每個像素點的 相位以得到第一相位灰度圖及第二相位灰度圖，所述第一相位灰度圖為第一個攝像機所拍 攝的光柵圖像計算得到的相位灰度圖，所述第二相位灰度圖為第二個攝像機所拍攝的光柵 圖像計算得到的相位灰度圖； 匹配步驟，匹配第一相位灰度圖及第二相位灰度圖中的所有像素點以得到所需的圖 像。
8. 如權利要求7所述的圖像匹配方法，其特征在于，在第m種頻率的光柵下，像素點在 第i幅光柵圖像中的光強為：
其中a為系數，X，y為像素點在光柵圖像中的橫、縱坐標，Φπ為第m種光柵的周期數， m和i是大于0的整數，m彡M，i彡N。
9. 如權利要求8所述的圖像匹配方法，其特征在于，所述像素點在第m種頻率的光柵下 的相位主值：
10. 如權利要求7所述的圖像匹配方法，其特征在于，每個像素點的相位為像素點在頻 率最大的光柵下的絕對相位。
11. 如權利要求10所述的圖像匹配方法，其特征在于，所述Μ種不同頻率的光柵按照頻 率的大小從小到大依次為頻率為λ 1的光柵、頻率為λ 2的光柵…及頻率為λ μ的光柵，像 素點在頻率、頻率λ^··及頻率λΜ光柵下的相位主值依次為θ^·· ΘΜ; 頻率為λ i的光柵的周期數最大，則像素點在頻率為λ i光柵下的絕對相位為其相 位主值Θ i ; 所述像素點在頻率λ 2光柵下的絕對相位Φ2為像素點在頻率λ i光柵 下的絕對相位Φ,
及像素點在頻率λ 2光柵下的相位主值疊加得到的，所述 所述像素點在頻率為λ Μ的光柵下的絕對相位ΦΜ為像素點在頻率為λ η 光柵下的絕對相位Φη及頻率為λΜ光柵下的相位主值疊加得到的，所述
的結果取整。
12. 如權利要求7所述的圖像匹配方法，其特征在于，所述匹配第一相位灰度圖及第二 相位灰度圖的步驟包括： 若第一相位灰度圖的任意一個像素點的相位為Ρ〇,在第二相位灰度圖中找到四個位 置相鄰的像素點，且四個像素點的相位分別為PQQ、PQ1、P1Q、Ρ η，滿足：PQ>PQ()，PQ〈PQ1，Ρ/Ρκ)， Ρ〇<Ρπ ； 利用雙線性插值計算出在第二相位灰度圖中與相位為h的像素點相匹配的像素點P' 的坐標； 設相位為ΡΜ的像素點的坐標為（Χ(ι，％)，則與匕相位相匹配的相位P'的像素點坐標 (y)為··
【文檔編號】G06T7/00GK104103058SQ201310111037
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月1日 優(yōu)先權日:2013年4月1日
【發(fā)明者】吳新元, 張旨光, 謝鵬 申請人:鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司