时空编码结构光三维成像的亚像素匹配提升精度方法

在时空二值编码结构光三维成像技术中，一种关键挑战是由于投影仪像素与摄像机图像坐标系统之间的多对一映射关系，如何提高测量精度和数据密度。本文提出了一种针对这种系统的摄像机与投影仪图像亚像素匹配方法。该方法的核心在于理解测量系统的二维传递函数特性，特别是其低通滤波器效应，以及利用时空二值编码策略。 时空二值编码是一种编码方式，通过时间和空间的二进制模式来提供额外的信息，使得每个投影仪像素的编码可以在摄像机图像中对应多个像素。这样做的目的是增加编码密度，从而提升三维重建的精度。通过这种方法，图像中的每个像素不仅包含亮度信息，还包含了关于其位置的微小变化，即相位信息。 摄像机采集的图像首先经过处理，利用时间正弦拟合的方法来解析每个像素的相位。这个过程的关键在于，由于该相位与投影仪图像的坐标存在正比关系，通过精确测量相位，可以实现亚像素级别的匹配。亚像素匹配意味着能够超越像素的物理界限，捕获更精细的图像细节，这对于提高测量精度至关重要。 实验结果显示，该亚像素匹配方法显著提升了系统的测量精度，相比于传统的测量方法，提高了一个数量级。此外，即使在相同的实验条件下，它的性能也与相位测量轮廓术相当，这表明它在三维测量领域具有竞争力。这种方法对于精密的机器视觉应用，如工业自动化、机器人导航或医学成像等领域都有着重要的实际价值。 关键词：机器视觉、三维测量、时空二值编码、亚像素匹配。通过这些关键词，我们可以看到这项研究在信息技术领域内的定位，强调了其在现代光学成像技术中的创新贡献。这项工作为提升基于结构光的三维成像系统性能提供了有效的解决方案，对于推动相关技术的发展具有重要意义。