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第
35
卷第
6
期
2001
年
11
月
学
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学飞山
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大阳
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江
Fd
a
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浙如
报
(工学版)
(Engìneerìng
Scìence)
Vo
1.
35
No.
6
Nov.
2001
彩色结构光二维成像技术
黄红强,冯华君,徐之海,李
奇,戴顺林
(浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,浙江杭州
31002
7)
摘
要:提出了一种新颖的基于彩色编码结构光的新型三维成像技术.这种方法以颜色作为物体三维信
息的加载和传递工具,以彩色
CCD
摄像机作为图像获取器件,通过计算机软件处理,对颜色信息进行分
析、解码,最终获取物体的三维面形数据.对该系统进行了理论分析,并以人的嘴唇模型为对象进行了具
体实验,得到了较满意的结果.
关键词:三维成像技术;彩色编码结构光;三维重建
中图分类号:丁
P242.
Z5
文献标识码
:A
文章编号:
1008-973X(200
1)
06-0588-04
主动式光学三维成像技术是利用被测物体表面对带编码信息光束的空间调制和与之相关的解
码技术对物体的三维面形进行测量的.常见的有激光扫描法、利用正弦或矩形结构光栅实现对光束
编码的莫尔条纹法、傅立叶变换轮廓术和位相测量法
[1~4J
等,这些方法的缺点是结构复杂,与之对
应的解码过程运算量大,速度较慢.
本文提出了一种新颖的基于彩色编码结构光的新型三维轮廓术
彩色结构光三维轮廓术,
这种方法以颜色作为物体三维信息的加载和传递工具,以彩色
CCD
摄像机作为图像获取器件,通
过计算机软件处理,对颜色信息进行分析、解码,最终获取物体的三维面形数据.
1
三维成像原理
彩色结构光三维轮廓术的基本思路是:曲面物体
被彩色结构光照射后,在光源位置看来仍为规则的彩
色结构光带,在离开光源一定距离处,彩色结构光带被
u
精光
物体表面所扭曲.扭曲后的结构光带被偏离光源一定发生辈革
Q
物体
,
峨
距离的彩色
CCD
摄像机接收后输入计算机,计算机根
据物体像的颜色分布就可计算出物体的三维立体形
1
文.对物体表面任一点
P(x
巾,扑来说,其平面坐标值
x
,
y
的原始形式由
CCD
摄像机恨方便地记录下来,而
物体的深度
z
值是以颜色的形式记录下来的
.CCD
中
颜色是以三基色红
(R)
、绿
(G)
、蓝
(B)
来表示的,
1
己为
C(R
,
G
,
B).
对于彩色结构光带中的任何一种颜色的
图
1
系统原理图
Fig.1
丁
he
system
principle
三基色表示是唯一的,可以利用彩色结构光带中的颜色
C(R
,
G
,
B)
信息来表示光源投射角
α
,即
α
二
f(C(R
,
G
,
B)).
如图
1
所示,由光源、
CCD
摄像机、被摄物体的三角关系,即可得到对应点的
L
y
、
z
坐标.显然
x
,
y
、
z
坐标是光源投射角
α
和
CCD
摄像机的倾斜角卢的函数,而
α
又是颜色
C(R
,
G
,
B)
的函数.
收稿日期:
2000-05-02.
基金项目:国家自然科学基金资助项目
(69775020).
作者简介:黄红强
0971-)
,男,浙江蝶州人,上海天歌通讯技术公司高级工程师,主要从事计算机视觉技术研究.