專利名稱：基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視覺測(cè)量與重建技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及結(jié)構(gòu)光顏色信息重建過(guò)程中的一種顏色校正方法。
背景技術(shù)：
在逆向工程、快速原形等領(lǐng)域，獲取物體三維信息和顏色信息進(jìn)而完成物體表面 形狀和顏色的重建有著迫切的需求。視覺測(cè)量以圖像為基礎(chǔ)獲取物體三維信息和顏色信 息，是滿足上述需求最為有效的手段，具有非接觸、高效高速、高度自動(dòng)化、低成本等優(yōu)點(diǎn)， 可應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、考古、服裝、雕刻、汽車、家電等行業(yè)。視覺三維測(cè)量技術(shù)包括結(jié)構(gòu)光、立體圖像、全息法、激光雷達(dá)等多種原理，其中結(jié) 構(gòu)光法具有成本低、分辨率高和速度快的優(yōu)勢(shì)并最具實(shí)用性。結(jié)構(gòu)光法向物體投射光圖案， 采集編碼圖像后根據(jù)三角法得到物體表面三維坐標(biāo)。在諸多三維數(shù)字化應(yīng)用中除了對(duì)三維信息的需求還存在對(duì)顏色信息的需求。目前，一些研究機(jī)構(gòu)對(duì)顏色信息獲取技術(shù)做出了研究。通?？蓪㈩伾@取技術(shù)分 為掃描法和圖像法。掃描法投射不同波長(zhǎng)的光條，分析反射光條的R、G、B分量值，從而獲取 光條上點(diǎn)的顏色信息，通過(guò)掃描完成全部顏色信息的獲取。圖像法在白光條件下拍攝物體 表面的彩色圖像，從像素中提取全部采樣點(diǎn)的顏色信息。在掃描法方面，加拿大NRCC研究中心研制的彩色激光三維掃描儀，分別投射R、G、 B激光光條，拍攝相應(yīng)的分量灰度圖像，合成顏色信息。主要應(yīng)用于考古學(xué)對(duì)化石表面的形 貌和顏色分析；日本Minoalta的Vi9i系列便攜式激光掃描儀，也采用類似的思路，在黑白 CCD前加裝旋轉(zhuǎn)陣列濾光片，分別采集濾光后的R、G、B分量。掃描法具有較高的準(zhǔn)確度，但 每幅圖像只能獲取一個(gè)光條上的顏色信息。因此需要拍攝多幅圖像才能完成整體顏色信息 的采集，計(jì)算量龐大、效率較低。在圖像法方面，IBM技術(shù)中心采用五個(gè)位置各異的場(chǎng)景照明光源，分別采集五幅彩 色圖像。根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)在五幅圖像中不同的R、G、B值，結(jié)合投射方向?qū)︻伾畔⑦M(jìn)行修正；斯 坦福大學(xué)分別在開啟和關(guān)閉照明光源的情況下拍攝兩幅彩色圖像，結(jié)合表面粗糙度特性， 對(duì)顏色信息進(jìn)行修正；天津大學(xué)拍攝物體的24位彩色圖像，直接在彩色圖像中提取采樣點(diǎn) 對(duì)應(yīng)像素的顏色信息；專利200810052246. 8提供了一種雙攝像機(jī)顏色渲染方法，易于實(shí)現(xiàn) 且渲染準(zhǔn)確度較高。圖像法減小了計(jì)算量，提高了效率，但均未考慮物體表面三維幾何特性 對(duì)成像顏色的影響，如何獲取真實(shí)顏色進(jìn)行顏色重建成為需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)結(jié)構(gòu)光顏色重建方法的不足，提供一種物體表面重建顏色 校正方法，基于表面的幾何特性進(jìn)行光強(qiáng)分析、計(jì)算顏色校正系數(shù)，進(jìn)而得到準(zhǔn)確的被測(cè)表 面顏色信息。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，步驟包括1.利用結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)獲取被測(cè)表面采樣點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)，依次將每個(gè)采樣 點(diǎn)作為中心采樣點(diǎn)，根據(jù)中心采樣點(diǎn)和其鄰域內(nèi)多個(gè)采樣點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)擬合空間曲面，在 空間曲面上過(guò)中心采樣點(diǎn)作切面。2.以切面表征被測(cè)表面局部幾何特性，針對(duì)切面作入射光強(qiáng)分析和反射光強(qiáng)分 析，進(jìn)而計(jì)算出中心采樣點(diǎn)的顏色校正系數(shù)。
3.利用各中心采樣點(diǎn)的顏色校正系數(shù)校正其顏色數(shù)據(jù)。所述的基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，在第1步中，三維數(shù)據(jù)以 空間坐標(biāo)(x，y，z)存儲(chǔ)、顏色數(shù)據(jù)以(R，G，B)值存儲(chǔ)。以空間坐標(biāo)(x，y，z)存儲(chǔ)的三維信 息便于表面幾何特性分析，以(R，G，B)值存儲(chǔ)的顏色信息便于校正。所述的基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，在第1步中，中心采樣點(diǎn) 的領(lǐng)域定義為，與中心采樣點(diǎn)距離最小的4個(gè)采樣點(diǎn)。中心采樣點(diǎn)結(jié)合4個(gè)相鄰采樣點(diǎn)擬 合的空間曲面能夠準(zhǔn)確地反映中心采樣點(diǎn)處的局部表面幾何特性。所述的基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，在第2步中，入射光強(qiáng)分 析為投影儀投射的光能總量一定，則單位面積上的入射光強(qiáng)與總投射面積成反比，總投射 面積與入射距離和入射角有關(guān)。在入射角確定的前提下，總投射面積與入射距離的平方成 正比，因此入射光強(qiáng)與入射距離的平方成反比；在入射距離確定的前提下，總投射面積與入 射角正弦值的平方成反比，因此入射光強(qiáng)與入射角正弦值的平方成正比。綜合考慮每個(gè)中 心采樣點(diǎn)切面的入射距離和入射角，可計(jì)算出入射光強(qiáng)校正系數(shù)。被測(cè)表面幾何特性變化 帶來(lái)了中心采樣點(diǎn)切面的入射距離和入射角變化，從而帶來(lái)了入射光強(qiáng)變化，導(dǎo)致了中心 采樣點(diǎn)的顏色信息受到入射光強(qiáng)變化的影響，上述分析可消除這種影響。所述的基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，在第2步中，反射光強(qiáng)分 析為被測(cè)表面反射至攝像機(jī)的反射光強(qiáng)符合朗伯(Lambert)模型。據(jù)此可計(jì)算每個(gè)中心 采樣點(diǎn)切面反射光強(qiáng)校正系數(shù)。被測(cè)表面幾何特性變化帶來(lái)了中心采樣點(diǎn)切面的反射角變 化，從而帶來(lái)了反射光強(qiáng)變化，導(dǎo)致了中心采樣點(diǎn)的顏色信息受到反射光強(qiáng)變化的影響，上 述分析可消除這種影響。所述的基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，在第2步中，中心采樣點(diǎn) 的顏色校正系數(shù)由入射光強(qiáng)校正系數(shù)和反射光強(qiáng)校正系數(shù)相乘得出。所述的基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，在第3步中，中心采樣點(diǎn) 的顏色數(shù)據(jù)(R，G，B)值與相應(yīng)的顏色校正系數(shù)相乘，再線性拉伸到
之間，得到校正后 的顏色數(shù)據(jù)。所述的入射距離為中心采樣點(diǎn)與投影儀鏡頭中心之間的距離；入射角為中心采樣 點(diǎn)和投影儀鏡頭中心連線與切面的夾角。有益效果1.本發(fā)明在結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)獲取三維數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，直接根據(jù)三維數(shù)據(jù)分 析表面幾何特性及其對(duì)顏色數(shù)據(jù)的影響，進(jìn)而修正該影響，得到校正的真實(shí)顏色信息?，F(xiàn)有 的結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)以獲取物體三維信息為主要目的。隨著逆向工程需求的發(fā)展，結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)的 發(fā)展趨勢(shì)是，獲取物體三維信息的同時(shí)，獲取顏色信息進(jìn)而完成物體表面形狀和顏色的重 建。目前，獲取顏色信息的手段主要有掃描法和圖像法，但均未考慮表面三維幾何特性對(duì)顏色信息的影響。為此，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了一種利用結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)獲取的 三維信息校正獲取的顏色信息的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于①三維信息直接來(lái)源于結(jié)構(gòu)光 系統(tǒng)而無(wú)需另外獲??；②被測(cè)表面三維幾何特性會(huì)對(duì)各局部的入射光強(qiáng)和反射光強(qiáng)產(chǎn)生影 響，該影響導(dǎo)致各局部的顏色信息失真。校正前的顏色信息的R、G、B分量誤差可達(dá)0. 3(R、 G、B分量的取值范圍在0到1之間)，校正后的顏色信息的R、G、B分量誤差均小于0. 02。 而人眼對(duì)R、G、B分量的分辨率約為0. 02，即人眼無(wú)法分辨校正后的顏色信息誤差，因而能 獲得良好的視覺效果。利用本方法獲取的顏色信息與實(shí)際被測(cè)表面趨于一致。2.本發(fā)明中三維數(shù)據(jù)以空間坐標(biāo)(X，y，ζ)存儲(chǔ)，而不以極坐標(biāo)等其它形式存儲(chǔ)， 便于確定中心采樣點(diǎn)及其臨域、便于擬合空間曲面；顏色數(shù)據(jù)以(R，G，B)值存儲(chǔ)，而不以 (H，S，I)值等其它形式存儲(chǔ)，便于通過(guò)顏色校正系數(shù)校正R、G、B分量而完成顏色信息的校 正，而無(wú)須分別考慮顏色信息的色調(diào)、飽和度、強(qiáng)度等。此外，根據(jù)被測(cè)表面某采樣點(diǎn)的三維 信息(x，y，z)，對(duì)應(yīng)計(jì)算該點(diǎn)位于彩色圖像上的顏色信息(R，G，B)，整合即得到三維-顏色 信息(X，1, z-R, G，B)，便于完成物體表面形狀和顏色的重建。3.本發(fā)明選取與中心采樣點(diǎn)距離最小的4個(gè)采樣點(diǎn)作為中心采樣點(diǎn)的領(lǐng)域，優(yōu)點(diǎn) 是①與中心采樣點(diǎn)距離最近的點(diǎn)能夠最準(zhǔn)確地反映中心采樣點(diǎn)局部的三維幾何特性；② 如果選取的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)小于4，則不能完整地反映中心采樣點(diǎn)附近各方向的三維幾何特性； 如果選取的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)大于4，則擬合的曲面不僅僅反映中心采樣點(diǎn)局部三維幾何特性而 受其它局部影響。此外，選擇4采樣點(diǎn)降低了運(yùn)算的復(fù)雜程度，加快了程序的運(yùn)行速度。4.被測(cè)表面的顏色信息受到多種因素的影響，其中入射光強(qiáng)影響是主要因素之 一。被測(cè)表面的三維幾何特性變化直接影響表面各局部的入射光強(qiáng)，進(jìn)而造成被測(cè)表面不 同局部的相同顏色在入射光強(qiáng)大的局部變得鮮艷，反之則變得暗淡。這樣就使得被測(cè)表面 的顏色信息與實(shí)際情況存在偏差。因而需要對(duì)被測(cè)表面的入射光強(qiáng)進(jìn)行分析和校正?，F(xiàn)有 的顏色信息獲取方法均未對(duì)此進(jìn)行校正。結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)以投影儀為光源，由于投影儀投射的光強(qiáng)分布均勻，入射光的波長(zhǎng)一 定，則被測(cè)表面入射光強(qiáng)受總投射面積影響，總投射面積與入射距離、入射角成空間幾何關(guān) 系，因此，綜合入射距離和入射角的影響計(jì)算入射光強(qiáng)校正系數(shù)可校正由于入射光強(qiáng)變化 帶來(lái)的顏色信息誤差。利用本發(fā)明方法校正后，各局部的入射光強(qiáng)趨于一致，說(shuō)明本方法有 效校正了入射光強(qiáng)差異對(duì)顏色信息的影響。5.被測(cè)表面的顏色信息受到多種因素的影響，其中反射光強(qiáng)影響是主要因素之 一。被測(cè)表面的三維幾何特性變化直接影響表面各局部的反射光強(qiáng)，進(jìn)而造成被測(cè)表面不 同局部的相同顏色在反射光強(qiáng)大的局部變得鮮艷，反之則變得暗淡。這樣就使得被測(cè)表面 的顏色信息與實(shí)際情況存在偏差。因而需要對(duì)被測(cè)表面的反射光強(qiáng)進(jìn)行分析和校正?，F(xiàn)有 的顏色信息獲取方法均未對(duì)此進(jìn)行校正。結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)以攝像機(jī)獲取圖像，圖像來(lái)自于被測(cè)表面的反射光，反射光強(qiáng)符合朗 伯(Lambert)模型，因此，由反射角計(jì)算反射光強(qiáng)校正系數(shù)可校正由于反射光強(qiáng)變化帶來(lái) 的顏色信息誤差。利用本發(fā)明方法校正后，各局部的反射光強(qiáng)趨于一致，說(shuō)明本方法有效校 正了反射光強(qiáng)差異對(duì)顏色信息的影響。6.被測(cè)表面的顏色信息受入射光強(qiáng)和反射光強(qiáng)影響，入射光強(qiáng)校正系數(shù)校正了入 射光強(qiáng)的影響，反射光強(qiáng)校正系數(shù)校正了反射光強(qiáng)的影響，因此本發(fā)明中將二者相乘后綜合校正了入射光強(qiáng)和反射光強(qiáng)的影響，得到的顏色校正系數(shù)可校正顏色信息誤差。7.將中心采樣點(diǎn)的顏色數(shù)據(jù)(R，G，B)值與相應(yīng)的顏色校正系數(shù)相乘可分別校正 R、G、B分量受到的入射光強(qiáng)和反射光強(qiáng)影響。但相乘后R、G、B分量的取值范圍超出0到1 之間，因此，本發(fā)明采用線性拉伸的方法使R、G、B分量的取值范圍介于0到1之間，保證校 正后的顏色數(shù)據(jù)(R，G，B)值處于正常范圍內(nèi)，可以正常顯示。8.目前，對(duì)于結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)，投影儀與被測(cè)表面間的入射距離和入射角尚無(wú)定義。本 發(fā)明定義入射距離為中心采樣點(diǎn)與投影儀鏡頭中心之間的距離，可準(zhǔn)確反映投影儀與被測(cè) 表面間的距離關(guān)系，進(jìn)而準(zhǔn)確反映被測(cè)表面局部入射光強(qiáng)隨距離的變化關(guān)系；本發(fā)明定義 入射角為中心采樣點(diǎn)和投影儀鏡頭中心連線與切面的夾角，可準(zhǔn)確反映投影儀與被測(cè)表面 間的角度關(guān)系，進(jìn)而準(zhǔn)確反映被測(cè)表面局部入射光強(qiáng)隨角度的變化關(guān)系。



圖1是擬合曲面及其切面的示意圖。圖2是入射光強(qiáng)與入射距離關(guān)系分析圖。圖3是入射光強(qiáng)與入射角關(guān)系分析圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，該方法包括步驟(1)利用結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)獲取被測(cè)表面采樣點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)，依次將每個(gè)采 樣點(diǎn)作為中心采樣點(diǎn)，根據(jù)中心采樣點(diǎn)和其鄰域內(nèi)多個(gè)采樣點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)擬合空間曲面， 在空間曲面上過(guò)中心采樣點(diǎn)作切面；(2)以切面表征被測(cè)表面局部幾何特性，針對(duì)切面作入射光強(qiáng)分析和反射光強(qiáng)分 析，進(jìn)而計(jì)算出中心采樣點(diǎn)的顏色校正系數(shù)；(3)利用各中心采樣點(diǎn)的顏色校正系數(shù)校正其顏色數(shù)據(jù)。在第(1)步中，三維數(shù)據(jù)以空間坐標(biāo)(x，y，z)存儲(chǔ)；顏色數(shù)據(jù)以(R，G，B)值存儲(chǔ)。在第⑴步中，中心采樣點(diǎn)的領(lǐng)域?yàn)?，與中心采樣點(diǎn)距離最小的4個(gè)采樣點(diǎn)。在第(2)步中，入射光強(qiáng)分析為投影儀投射的光能總量一定，則單位面積上的入 射光強(qiáng)與總投射面積成反比，總投射面積與入射距離和入射角有關(guān)，在入射角確定的前提 下，總投射面積與入射距離的平方成正比，因此入射光強(qiáng)與入射距離的平方成反比；在入射 距離確定的前提下，總投射面積與入射角正弦值的平方成反比，因此入射光強(qiáng)與入射角正 弦值的平方成正比，據(jù)此可計(jì)算入射光強(qiáng)校正系數(shù)。在第(2)步中，反射光強(qiáng)分析為被測(cè)表面反射至攝像機(jī)的反射光強(qiáng)符合朗伯 (Lambert)模型，據(jù)此可計(jì)算反射光強(qiáng)校正系數(shù)。在第(2)步中，中心采樣點(diǎn)的顏色校正系數(shù)由入射光強(qiáng)校正系數(shù)和反射光強(qiáng)校正 系數(shù)相乘得出。在第(3)步中，中心采樣點(diǎn)的顏色數(shù)據(jù)(R，G，B)值與相應(yīng)的顏色校正系數(shù)相乘，再 線性拉伸到W，l]之間，得到校正后的顏色數(shù)據(jù)。入射距離為中心采樣點(diǎn)與投影儀鏡頭中心之間的距離；入射角為中心采樣點(diǎn)和投影儀鏡頭中心連線與切面的夾角。實(shí)施例2 本發(fā)明在結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)中實(shí)施，以下分6個(gè)方面說(shuō)明。1.現(xiàn)有的顏色重建方法將彩色圖像上的顏色信息直接賦給其對(duì)應(yīng)的被測(cè)表面采樣點(diǎn)，使得重建的顏色信息與實(shí)際情況存在偏差。因而需要對(duì)被測(cè)表面進(jìn)行光強(qiáng)分析，進(jìn)而 校正顏色誤差。2.圖1所示為根據(jù)中心采樣點(diǎn)和其鄰域采樣點(diǎn)擬合的空間曲面，以及空間曲面上 過(guò)中心采樣點(diǎn)的切面，圖中0為中心采樣點(diǎn)(切點(diǎn))，P、Q|、R|、S為4個(gè)鄰域采樣點(diǎn)。空間 曲面能夠準(zhǔn)確地反映中心采樣點(diǎn)處的局部表面幾何特性；切面能夠準(zhǔn)確地反映中心采樣點(diǎn) 相對(duì)于投影儀鏡頭中心和攝像機(jī)鏡頭中心的空間位置關(guān)系。3.入射光強(qiáng)分析。投影儀投射的光能總量一定，則單位面積上的入射光強(qiáng)與總投 射面積成反比，總投射面積與入射距離和入射角有關(guān)。(1)入射光強(qiáng)與入射距離的關(guān)系分析。如圖2所示，圖中0為投影儀鏡頭中心，1 代表切面1，2代表切面2。在入射角確定的前提下，總投射面積與入射距離的平方成正比， 因此入射光強(qiáng)與入射距離的平方成反比。切面1和切面2的入射距離分別為L(zhǎng)1和L2，則兩 平面上單位面積入射光強(qiáng)Lil和Ii2的關(guān)系如式(1)<formula>formula see original document page 7</formula>(2)入射光強(qiáng)與入射距離的關(guān)系分析。如圖3所示，圖中0為投影儀鏡頭中心，1 代表切面1，2代表切面2。在入射距離確定的前提下，總投射面積與入射角正弦值的平方 成反比，因此入射光強(qiáng)與入射角正弦值的平方成正比。切面1和切面2的入射角分別為Q1 和θ 2，則兩平面上單位面積入射光強(qiáng)Iil和Ii2的關(guān)系如式(2)<formula>formula see original document page 7</formula>(3)綜合式(1)和式(2)，兩不同幾何特性切面的入射光強(qiáng)比如式(3)
<formula>formula see original document page 7</formula>若以切面2作為基準(zhǔn)，則A為切面1的入射光強(qiáng)校正系數(shù)。4.反射光強(qiáng)分析。對(duì)于常見的表面粗糙度，反射光強(qiáng)可用朗伯(Lambert)模型表 示，如式(4)<formula>formula see original document page 7</formula>
式中Kd為反射率、Ii為入射光強(qiáng)、Y為反射角。來(lái)自于切面1和切面2的反射光線的反射角分別為Y工和Y 2，則反射光強(qiáng)Iri和 Ir2的關(guān)系如式(5)<formula>formula see original document page 7</formula>
若以切面2作為基準(zhǔn)，則B為切面1的入射光強(qiáng)校正系數(shù)。5.綜合式(3)和式(5)，中心采樣點(diǎn)的顏色校正系數(shù)由入射光強(qiáng)校正系數(shù)和反射 光強(qiáng)校正系數(shù)相乘得出，如式(6)<formula>formula see original document page 8</formula>(6)若以切面2作為基準(zhǔn)，則C為切面1的顏色校正系數(shù)。6.任選一個(gè)中心采樣點(diǎn)切面作為基準(zhǔn)，設(shè)其顏色校正系數(shù)為1。再利用式(6)計(jì) 算其它中心采樣點(diǎn)切面的顏色校正系數(shù)Ci。用各中心采樣點(diǎn)的顏色校正系數(shù)Ci分別乘以 相應(yīng)的顏色信息(R，G，B)值即可得校正的顏色信息(Ci · R，Ci · G，Ci · B)，最后利用線性拉 伸法將顏色信息拉伸至W，l]之間即可得真實(shí)的顏色信息。
權(quán)利要求
一種基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，其特征是該方法包括步驟(1)利用結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)獲取被測(cè)表面采樣點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)，依次將每個(gè)采樣點(diǎn)作為中心采樣點(diǎn)，根據(jù)中心采樣點(diǎn)和其鄰域內(nèi)多個(gè)采樣點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)擬合空間曲面，在空間曲面上過(guò)中心采樣點(diǎn)作切面；(2)以切面表征被測(cè)表面局部幾何特性，針對(duì)切面作入射光強(qiáng)分析和反射光強(qiáng)分析，進(jìn)而計(jì)算出中心采樣點(diǎn)的顏色校正系數(shù)；(3)利用各中心采樣點(diǎn)的顏色校正系數(shù)校正其顏色數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，其特征是 在第(1)步中，三維數(shù)據(jù)以空間坐標(biāo)(X，y，ζ)存儲(chǔ)；顏色數(shù)據(jù)以(R，G，B)值存儲(chǔ)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，其特征 是在第⑴步中，中心采樣點(diǎn)的領(lǐng)域?yàn)?，與中心采樣點(diǎn)距離最小的4個(gè)采樣點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，其特征 是在第(2)步中，入射光強(qiáng)分析為投影儀投射的光能總量一定，則單位面積上的入射光 強(qiáng)與總投射面積成反比，總投射面積與入射距離和入射角有關(guān)，在入射角確定的前提下，總 投射面積與入射距離的平方成正比，因此入射光強(qiáng)與入射距離的平方成反比；在入射距離 確定的前提下，總投射面積與入射角正弦值的平方成反比，因此入射光強(qiáng)與入射角正弦值 的平方成正比，據(jù)此可計(jì)算入射光強(qiáng)校正系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，其 特征是在第(2)步中，反射光強(qiáng)分析為被測(cè)表面反射至攝像機(jī)的反射光強(qiáng)符合朗伯 (Lambert)模型，據(jù)此可計(jì)算反射光強(qiáng)校正系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，其特征 是在第(2)步中，中心采樣點(diǎn)的顏色校正系數(shù)由入射光強(qiáng)校正系數(shù)和反射光強(qiáng)校正系數(shù) 相乘得出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，其特征 是在第(3)步中，中心采樣點(diǎn)的顏色數(shù)據(jù)(R，G，B)值與相應(yīng)的顏色校正系數(shù)相乘，再線性 拉伸到W，l]之間，得到校正后的顏色數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，其特征是 入射距離為中心采樣點(diǎn)與投影儀鏡頭中心之間的距離；入射角為中心采樣點(diǎn)和投影儀鏡頭 中心連線與切面的夾角。
全文摘要
基于表面幾何特性的結(jié)構(gòu)光重建顏色校正方法，本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)光顏色信息重建過(guò)程中的一種顏色校正方法。其步驟是(a)利用結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)獲取被測(cè)表面采樣點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)，依次將每個(gè)采樣點(diǎn)作為中心采樣點(diǎn)，根據(jù)中心采樣點(diǎn)和其鄰域內(nèi)多個(gè)采樣點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)擬合空間曲面，在其上過(guò)中心采樣點(diǎn)作切面。(b)以切面表征表面局部幾何特性，針對(duì)切面作入射光強(qiáng)分析和反射光強(qiáng)分析，計(jì)算出中心采樣點(diǎn)的顏色校正系數(shù)。(c)利用各中心采樣點(diǎn)的顏色校正系數(shù)校正顏色數(shù)據(jù)。本方法在結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)獲取三維數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，直接根據(jù)三維數(shù)據(jù)分析表面幾何特性及其對(duì)顏色數(shù)據(jù)的影響，修正該影響，得到真實(shí)顏色信息。本方法在工業(yè)和民用領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G01J3/46GK101813522SQ20091007249
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月13日
發(fā)明者于曉洋, 吳海濱, 王洋 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)