图像测量第五章3

•投光图像 •无投光图像
•透光率受控的
•狭缝投影光
•视线
•-
•(xp, yp) •投影仪
•(x i, yI) •摄像机
• 差分图像
•在投影仪光源的前方放置一掩膜。其中，掩膜上由xp所定义的狭缝处的 透光率为f(xp)。如果适当选择f(xp)的取值，使不同的xp所对应的f(xp)的 取值各不相同，那么，当投影仪经由这样一个掩膜向待测物体投光时，投 射到待测物体上的光的强度将随狭缝方向的变化而变化,从而完成对测量 空间的编码。
•组合式二值编码模式光投影法：将上述两种方法进行组合 以克服各自的缺点、并尽可能保留各自的优点。
•主动式三角测量法
• 组合式二值编码模式光投影法
•主动式三角测量法
• 组合式二值编码模式光投影法
•1 •0
•整个测量空间的形状为一四角锥。 用一个比特按上述方式对整个空间进 行编码，实际上相当于把测量空间分 解成两个不相交的子空间。这些子空 间的形状仍为四角锥，但横向有收缩 。这样，对于空间中的一个物点而言 ，若经过上述处理，该点所对应的像 点获得了编码值“1”，则表明相应 的物点位于左图中由白色标记的子空 间内；否则，位于同图中由灰色标记 的子空间内。
•投光图像 •无投光图像
•狭缝投影光
•视线
•-
•阈值
•(xp, yp) •投影仪
•(x i, yI) •摄像机
• 2值图像
•待求物点的三维位置信息可由狭缝光在空间中形成的平面和对应 像点的视线在空间中的交点所给出。
•主动式三角测量法
• 光条投影法中使用的投影仪
•平面光
•激光源 •平面镜
•旋转机构
•光点
•二维扫描
•投光图像 •无投光图像
•点状投影光
•视线
•(xp, yp) •投影仪
•(xi, yi) •摄像机
•-
•阈值
•2值图像
•待求物点的三维信息可由投影光束所确定的直线和对应 像点的视线在空间中的交点所给出。
•主动式三角测量法
• 光点投影法
• 优点：
•
处理简单、可靠。
• 缺点：
•
需要用光点对待测物体进行二维扫描，
•机械扫描方式
•主动式三角测量法
• 光条投影法中使用的投影仪
•狭缝状光 栅
•掩膜
•控制器
•电子扫描方式
•通过计算机控制狭缝状光栅 的开闭状态可形成所需要的、 用于照射被测物体的平面光。
•可以按任意编制的顺序打出 平面光，也可以同时打出多 个平面光。
•主动式三角测量法
• 灰度编码模式光投影法
•等灰度线
•主动式三角测量法
• 灰度编码模式光投影法
• 优点：
•
只需要进行一次投光即可得到图像上各
像点的空间编码值,特别适用于运动物体的
测量。
• 缺点： • （1）需要高S/N的图像传感器。 • （2）易受物体本身反射特性的影响。 • （3）易受环境背景光的影响。 • （4）易受物体间存在的相互反射的影响。
以得到整幅图像上各像点所对应的物点的
三维信息。为了检测出图像中的一个光点
以得到该点所对应的的测量数据，需对整
幅图像进行处理。
•
测量时间长，不能满足某些对实时性
要求高的应用需求。
•主动式三角测量法
• 光条投影法
•一维扫描
•光条投影法以建立投射狭缝光 的时间序列的方式实现对测量空 间的编码。
•光条
图像测量第五章3
•主动式三角测量法
•Baidu Nhomakorabea 模式光投影法
光点投影法
光条投影法
组合光投影法
光点组合 光条组合 光点光条组合
编码模式光投影法
时间编码 灰度编码 彩色编码 组合式二值编码
•主动式三角测量法
• 光点投影法
•光点投影法以二维顺序扫描的方式 实现对测量空间的编码。
•主动式三角测量法
• 彩色编码模式光投影法
•等色线
•投光图像 •无投光图像
•颜色受控的
•狭缝投影光
•视线
•-
•(xp, yp) •投影仪
•(x i, yI) •摄像机
• 差分图像
•在投影仪光源的前方放置一掩膜。其中，掩膜上由xp所定义的狭缝处的 颜色为C(xp)。适当选择C(xp)的取值，使不同的xp所对应的C(xp)的取值 各不相同，那么，当投影仪经由这样一个掩膜向待测物体投光时，投射到 待测物体上的光的颜色将随狭缝方向的变化而变化,从而完成对测量空间 的编码。
•主动式三角测量法
•主动式三角测量法
• 组合式二值编码模式光投影法
•1 •0 •1 •0
•同理，可将经由第二个掩膜所产生的模 式光投向待测物体，并经过与上述处理 类似的处理用另一个比特完成对测量空 间的又一次“粗”编码。该次“粗”编 码的结果也把整个测量空间按照左图所 示的模式分解成两个不相交的子空间。 相应地，我们可以得到另一幅关于测量 空间的1bit编码图像。与前类似，对于 空间中的一个物点而言，若该点所对应 的像点在编码过程中获得了编码值“1” ，则表明相应的物点位于由白色标记的 子空间内；否则，位于由灰色标记的子 空间内。
•主动式三角测量法
• 组合式二值编码模式光投影法
•1 •0
•1 •0 •1 •0
•MSB •1 •1 •0 •0 •LSB •1 •0 •1 •0
•+
•主动式三角测量法
• 组合式二值编码模式光投影法
•对于不同的掩膜不断重复上述过程，可以得到关于 测量空间的更为精细的编码结果。这样，经过n次投 光后，将得到一深度为nbit的空间编码图像。相应 地、整个测量空间被分解成2n个子空间。每一个子 空间均为形状呈刀刃状的一个四角锥。显然，n值越 大，上述四角锥（即分解子空间）的刀背部分在空 间的散开程度越小，编码的精细程度越高。因此， 只要n足够大，则相应的刀刃状分解子空间在空间的 散开程度足够小，以至于每一个分解子空间均可由 空间中的一个平面来近似。
•主动式三角测量法
• 组合式二值编码模式光投影法
•光条投影法和灰度编码模式光投影法的比较
•从原理上来看，光条投影法可以认为是前述灰度编码模式光投影 法的一个特例。由于投射到待测物体上的光的强度仅取分别对应 于狭缝开、闭两种状态的“有光”（一般取为系统所能提供的最 大灰度）和“无光”（一般取为0）两种灰度值，故该方法克服了 灰度编码模式光投影法的主要缺点，具有抗干扰能力强、受物体 本身的反射特性影响小等优点。但是，如前所述，这种方法也有 其自身的缺点，即一次测量仅能得到相应光条位置处的三维信息 。