颜色编码三维测量系统参数分析与设计

　　目前，视觉传感技术中景物与图像不是惟一对应的.解决这样的问题，关键在于如何获取丢失的深度信息.三维深度映射技术以直接获取深度信息为目标，是目前国际上视觉传感的重点发展方向.在三维深度映射技术的各种方法中，结构光法显示了在分辨力和速度上的优势.根据投射图案的不同，结构光法可以分为单点法、单线法和图案法[1].单点法、单线法是目前比较成熟的方法，但因需扫描、采集并处理多幅图像而难以实现实时检测.本文提出一种用颜色编码法获取深度信息的技术，它属于结构光法中的图案法，只需用图案投射一次就可获得景物的深度图像，使整个测量过程的时间大大缩短，满足了工业生产中对三维物体形状进行快速、准确测量的要求.

　　1系统的组成及其原理

　　1.l系统的组成

　　系统由DLP归isitalLightPro璐sing)数字式光处理器、彩色数码摄像机以及计算机组成.通过软件在计算机上产生连续变化的RGB颜色编码图案，将之送至数字光处理器DLP, DLP将其投射到被测三维物体上，通过彩色数码摄像机摄取图像，再把摄取的图像送至计算机进行处理.

　　1.2测量原理

　　测量原理如图1. DLP、被测物体和摄像机构成典型的三角关系，O,是DLP物镜中心，O:是摄像机镜头中心，设DLP投射到被测物体上某光点为K.K点位于物坐标系XYZO,，其像点Ko位于像坐标系XoYoZoO。中的像平面XoOoYo上，且XoOoZo与XO,Z共面;物点K在XO,Z平面、YoOoZo平面和OoZo轴上的投影分别为K', KZ和踢.根据图中的几何关系，可得出结构光法的基本公式为

　　式中:T为摄像机镜头焦距;几为摄像机镜头光轴o}zo与o,o:之间的夹角;L为基线长度;}e为投射角;XD为摄像机像面上横坐标;Y。为摄像机像面上的纵坐标.

　　1.3颜色编码原理

　　该系统的核心在于通过颜色编码实现测量的过程.根据色度学理论，任一颜色的光不但与一定的波长相对应，同时也可由一定的R, G, B值组合而成[2]由DLP产生波长连续变化的颜色条，在颜色条宽度满足分辨率的条件下，可以认为每个颜色条与一个透射角相对应，通过投影系统，将颜色条投射到白色物体上，经过物体形状调制，颜色条的宽度变得不等.由摄像系统摄取一幅图像，通过Matlab编程语言中的impixel函数，可以得出摄像机像面上任意一象素点的R, G, B值.因为在整个测量过程中惟一保持不变的是颜色的波长，或R, G, B值，因而，对于物体上的某一点，通过其在摄像机像面上的像点的R, G, B值，便可找到与物体上的这一点所对应的投影角，再由以上结构光的基本公式，可得出这一物点的三维坐标，实现测量的目的.