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CN116067306A - 一种自动调光方法、三维测量方法、装置和系统 - Google Patents

一种自动调光方法、三维测量方法、装置和系统 Download PDF

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CN116067306A CN202310206666.1A CN202310206666A CN116067306A CN 116067306 A CN116067306 A CN 116067306A CN 202310206666 A CN202310206666 A CN 202310206666A CN 116067306 A CN116067306 A CN 116067306A
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Abstract

本发明实施例公开了一种自动调光方法、三维测量方法、装置和系统，其中，自动调光方法包括：获取第一亮度条纹图案光经待测物体调制后得到的被调制条纹图像中的显著图像区域；基于遗传算法确定出适配该显著图像区域的各投影装置分别对应的第二亮度，以使得各投影装置在对应的第二亮度下基于预设的条纹图案生成第二亮度条纹图案光。采用本发明的方法，对反光或吸光的待测物体，提升了三维测量的准确性，同时可以减少人工调光带来的耗时问题，提高三维测量的效率。

Description

一种自动调光方法、三维测量方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及三维测量技术领域，特别是涉及一种自动调光方法、三维测量方法、装置和系统。
背景技术
在工业形状测量和检测中，由于相移法简单稳定而被广泛使用，其主要使用投影仪和相机组合实现，如何正确提取相位是其关键。实际应用中，由于待测物体存在形状、颜色、材质等差异，导致相机拍到的图片存在过曝、过暗等区域，这些区域不能正确提取相位，因此也就不能获取待测物体的三维信息。
目前一些主流三维形状测量与产品检测中主要采取手动设定的方式，这种方式主要依靠操作人员的经验，不同的人员效果差别很大，费时费力。
发明内容
本发明实施例旨在提供一种自动调光方法、三维测量方法、装置和系统，以解决现有技术中通过人工调光获取待测物体在过曝、过暗区域的三维信息所带来的费时费力问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
根据本发明的一方面，提供一种自动调光方法，所述方法包括：
步骤A：获取第一亮度条纹图案光经待测物体调制后得到的被调制条纹图像中的显著图像区域，所述第一亮度条纹图案光为投影装置在对应的第一亮度下基于预设的条纹图案生成；
步骤B：设投影装置的数量为m个，将m个投影装置分别对应的亮度级次作为个体的m个分量，即个体表示为[
Figure SMS_1
,
Figure SMS_2
,...,
Figure SMS_3
,...,
Figure SMS_4
]，其中，
Figure SMS_5
为第i个投影装置的亮度级次，设置终止迭代条件，并采用预设的算法生成包含D个个体的初始种群；
步骤C：基于种群中每一个体，根据所述个体中m个投影装置的亮度级次配置，得到所述显著图像区域内各点的高度信息，根据所述显著图像区域内各点的高度信息，计算所述显著图像区域的高度信息方差；
步骤D：判断是否满足所述终止迭代条件，若是，则输出适配于所述显著图像区域的历史最优个体，若否，则基于每一个体对应的所述高度信息方差，对原种群进行选择、交叉和变异操作以形成下一代种群后转入步骤C；
步骤E：根据所述历史最优个体确定出m个投影装置分别对应的第二亮度，以使得各投影装置在对应的第二亮度下基于预设的条纹图案生成第二亮度条纹图案光。
可选地，所述基于所述高度信息方差，对原种群进行选择、交叉和变异操作以形成下一代种群包括：
将原种群的D个个体对应的高度信息方差按升序排列，选取排名靠前的p1%个体进入下一代种群；
选取排名位于中间的p2%个体进行交叉形成若干第一新个体，将所述第一新个体加入至所述下一代种群；
将排名靠后的（100-p1-p2）%个体舍弃，所述p1，p2为预设值；
从所述下一代种群的个体中选取部分个体，改变所述部分个体中每个个体的一个或多个分量的值形成若干第二新个体，将所述第二新个体加入所述下一代种群，以保证所述下一代种群的种群数量为D。
可选地，所述终止迭代条件包括预设的迭代次数阈值和/或所述高度信息方差收敛到稳定态。
可选地，所述高度信息方差收敛到稳定态是指最近K次迭代得到的高度信息方差的差值小于预设的收敛阈值，其中，K为预设值。
根据本发明的另一方面，提供一种三维测量方法，所述方法包括：
获取m个第一亮度拍摄图像，所述m个第一亮度拍摄图像为m个投影装置在对应的第一亮度下分别将预设的条纹图案投影至待测物体表面后拍摄所得；
根据所述m个第一亮度拍摄图像，确定出第一亮度条纹图案光经所述待测物体调制后的被调制条纹图像中的显著图像区域和非显著图像区域；
基于权利要求1至4中任一项所述的自动调光方法确定出适配于所述显著图像区域的m个投影装置分别对应的第二亮度；
基于各投影装置在对应的第一亮度下分别将预设的条纹图案投影至所述待测物体的表面后拍摄所得的若干所述第一亮度拍摄图像，确定出所述非显著图像区域对应的待测物体的第一部分表面的高度信息；
基于各投影装置在对应的第二亮度下分别将预设的条纹图案投影至所述待测物体的表面后拍摄所得的若干第二亮度拍摄图像，确定出所述显著图像区域对应的待测物体的第二部分表面的高度信息。
可选地，所述根据所述m个第一亮度拍摄图像，确定出第一亮度条纹图案光经所述待测物体调制后的被调制条纹图像中的显著图像区域和非显著图像区域包括：
对所述m个第一亮度拍摄图像进行灰度化，并从中提取灰度值高于高亮度阈值或者灰度值低于低亮度阈值的非正常区域；
将在所述m个第一亮度拍摄图像中均为非正常区域的图像区域作为显著图像区域，将除所述显著图像区域以外的图像区域作为非显著图像区域。
可选地，所述从中提取灰度值高于高亮度阈值或者灰度值低于低亮度阈值的非正常区域包括：
基于每一投影装置，确定出所述投影装置对应的第一亮度拍摄图像中各像素点的调制程度参数值；
判断所述调制程度参数值是否小于调制程度阈值，若是，判断所述像素点的灰度值是否高于预设的高亮度阈值或所述像素点的灰度值是否低于预设的低亮度阈值，若是，则将所述像素点作为所述非正常区域中一点。
根据本发明的又一方面，提供一种三维测量装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述的自动调光方法的步骤或者上述任一项所述的三维测量方法的步骤。
根据本发明的再一方面，提供一种三维测量系统，所述系统包括至少一个摄像装置、多个投影装置和上述所述的三维测量装置，其中，
所述投影装置，用于在所述三维测量装置的控制下，依次设置不同的投影亮度，并在相应的投影亮度下将预设的条纹图案投影至待测物体表面；
所述摄像装置，用于采集每个所述投影装置在不同的投影亮度下将预设的条纹图案投影至所述待测物体的表面后、经所述待测物体调制后的图像；
所述三维测量装置，与所述摄像装置和所述投影装置建立通信链接， 基于上述任一项所述的自动调光方法确定出各所述投影装置在每轮迭代中的投影亮度后，控制各所述投影装置基于所述投影亮度进行设置。
根据本发明的再一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行上述任一项所述方法的步骤。
本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例中，各投影装置在对应的第一亮度下基于预设的条纹图案生成第一亮度条纹图案光，获取该第一亮度条纹图案光经待测物体调制后得到的被调制条纹图像中的显著图像区域，基于遗传算法确定出适配该显著图像区域的各投影装置分别对应的第二亮度，以使得各投影装置在对应的第二亮度下基于预设的条纹图案生成第二亮度条纹图案光，并根据第一亮度条纹图案光经待测物体调制后得到的被调制条纹图像计算出非显著图像区域对应的高度信息，根据第二亮度条纹图案光经待测物体调制后得到的被调制条纹图像计算出显著图像区域对应的高度信息。采用本发明的方法，对反光或吸光的待测物体，提升了三维测量的准确性，同时可以减少人工调光带来的耗时问题，提高三维测量的效率。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供的一种结构光系统的工作示意图；
图2是本发明实施例一提供的一种自动调光方法的流程示意图；
图3是本发明实施例一提供的一种个体交叉示意图；
图4是本发明实施例一提供的一种个体变异示意图；
图5是本发明实施例二提供的一种三维测量方法的流程示意图；
图6是本发明实施例三提供的一种三维测量装置的结构示意图；
图7是本发明实施例四提供的一种三维测量系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
下面对本发明实施例中提到的一些技术名称进行说明。
1、“被调制条纹图像”：泛指投影仪发出的条纹图案光经待测物体调制后的图像。
2、“第一亮度拍摄图像”：投影装置在第一亮度设置下投影的第一亮度条纹图案光经待测物体调制后由相机拍摄到的图像，属于被调制条纹图像。
3、“第二亮度拍摄图像”：为投影装置在第二亮度设置下投影的第二亮度条纹图案光经待测物体调制后由相机拍摄到的图像，属于被调制条纹图像。
4、“预设的条纹图案”：由计算机编码生成的数字光栅，比如一系列的正弦条纹图案。一般地，各投影装置对应的预设的条纹图案相同。
5、“第一亮度条纹图案光”：任一投影装置在对应的第一亮度下基于预设的条纹图案生成。
优选地，本发明各实施例基于多投影装置实现，各投影装置设置在待测物体周围不同的位置，对待测物体表面各位置处的高度信息测量进行互补。各投影装置的参数特性可相同，也可不同。在进行三维测量时，每一投影装置均对应有各自的第一亮度和第二亮度。
一般地，结构光投影三维测量系统主要由至少一个CCD相机、至少一个投影仪和一个三维测量装置（如PC机）组成。如图1所示，为本发明实施例提供的一种结构光系统的工作示意图，该结构光系统包括相机、投影仪和PC（未示出）。首先，在PC上进行结构光编码，生成一系列正弦条纹图，然后投影仪在预设的亮度下将编码好的正弦条纹图案光投影至待测物体表面，再由相机拍摄受待测物体表面调制后的被调制条纹图，并将被调制条纹图传送至PC进行解码，通过解码信息还原待测物体的三维高度信息。
在相移法轮廓术中，采用等相移步距的N步相移法，将多张正弦条纹图依次投影到待测物体上，相机依次抓取每一张被调制条纹图，其中，第n（n=0，1，2，3…N-1）幅被调制条纹图中
Figure SMS_6
可以表示为：
Figure SMS_7
(1)
式（1）中，
Figure SMS_8
是平均强度，B是调制程度，
Figure SMS_9
是条纹的相位。每个像素点的
Figure SMS_10
可通过下式（2）求得：
Figure SMS_11
(2)
式（2）中，通过N步相移法得到
Figure SMS_12
值是由反正切函数计算所得，其值被限制在[
Figure SMS_13
]之间，即每当其值超过该范围，又会重新开始。进一步，通过相位解缠可恢复最初的相位信息。
得到最初的相位信息之后，待测物体表面各点的高度信息h即可通过下式（3）得到：
Figure SMS_14
(3)
式（3）中，
Figure SMS_15
表示投影仪与相机形成的平面与参考平面之间的距离，
Figure SMS_16
表示投影的正弦条纹波的频率，
Figure SMS_17
表示待测物体表面与参考平面之间的相位差，d表示投影仪与相机之间的距离。
现有技术中，当待测物体表面存在反光或吸光区域时，使用预设的第一亮度不能正确提取到这些区域的相位，从而不能还原待测物体的三维信息。本发明实施例基于遗传算法适配出能在这些区域提取相位的各投影装置对应的第二亮度，使得各投影装置在对应的第二亮度设置下还原出待测物体在这些区域的三维信息。
实施例一
根据本发明实施例，提供一种自动调光方法。请参阅图2至图4，为本发明实施例一提供的一种自动调光方法的相关示意图。本发明实施例可适应于对反光或吸光物体进行三维测量、三维检测或三维重建的应用场景，所述方法由三维测量装置执行，该装置可为控制设备、平板、PC、服务器等电子设备。
实际检测中，由于待测物体有的表面部分反射强度高，有的表面部分反射强度低，优选地，在待测物体周围的不同位置设置多个投影装置进行互补。优选地，本发明实施例提供的自动调光方法基于多投影装置实现，所述方法具体包括如下步骤：
步骤101，获取第一亮度条纹图案光经待测物体调制后得到的被调制条纹图像中的显著图像区域，所述第一亮度条纹图案光为投影装置在对应的第一亮度下基于预设的条纹图案生成。
在本发明的一个实施例中，所述第一亮度为投影装置在当前环境下进行正常投影时设置的亮度。不同的投影装置对应的第一亮度可不同。
所述显著图像区域是指被调制条纹图像中过亮或过暗，且调制程度值B低于预设的调制程度阈值的区域，其中，调制程度值B值越大，说明相应区域的相位提取越准确，反之则越不准确。因待测物体表面存在反光或吸光区域，第一亮度条纹图案光经待测物体调制后，这些区域在被调制条纹图像中呈现出过度曝光的亮区或过少曝光的暗区，由于曝光过度或曝光过少，其对应的调制程度值B较小。通过对调制程度值B的判断，可避免将原本亮度较高或原本亮度较低的区域误判为显著图像区域。
此外，设置在待测物体周围不同位置的多个投影装置可对待测物体表面不同位置处不同的反射强度进行互补，从而更准确地得到待测物体的三维测量信息。因此，在其中一个投影装置投影下拍摄出的被调制条纹图像中的显著图像区域在其他投影装置下拍摄出的被调制条纹图像中可能不是显著图像区域。为了避免这种情形发生，进一步地，提取各投影装置对应的被调制条纹图像中均为显著图像区域的区域作为最终的显著图像区域。
步骤S102，设投影装置的数量为m个，将m个投影装置分别对应的亮度级次作为个体的m个分量，即个体表示为[
Figure SMS_18
,
Figure SMS_19
,...,
Figure SMS_20
,...,
Figure SMS_21
]，其中，
Figure SMS_22
为第i个投影装置的亮度级次，设置终止迭代条件，并采用预设的算法生成包含D个个体的初始种群。
首先，根据每个投影装置的亮度范围，将所述投影装置划分成多个亮度级次。具体的，基于每个投影装置，获取该投影装置的亮度范围[
Figure SMS_23
]，将其量化为C个亮度级次，其中，每一亮度级次c为0到C-1的整数。对于每一个c，其对应的投影亮度为：（
Figure SMS_24
）
Figure SMS_25
。
其次，将m个投影装置的亮度级次作为个体的m个分量，即个体表示为[
Figure SMS_27
,
Figure SMS_32
,...,
Figure SMS_35
,...,
Figure SMS_28
]，其中，
Figure SMS_31
为第i个投影装置的亮度级次，
Figure SMS_34
的取值范围为0到（第i个投影装置的最大亮度级次-1）。假设当前三维测量系统中投影装置数量m为3，每个投影装置的亮度级次数量N均为10，则个体可表示为[
Figure SMS_37
,
Figure SMS_26
,
Figure SMS_30
]，且个体分量
Figure SMS_33
，
Figure SMS_36
，
Figure SMS_29
的值均在0~9变化，个体的总数量为1000。
再次，设置终止迭代条件，并采用预设的算法生成包含D个个体的初始种群。
在一些实施例中，所述终止迭代条件包括预设的迭代次数阈值或所述高度信息方差收敛到稳定态。
在一些实施例中，采用预设的算法生成包含D个个体的初始种群包括：随机生成包含D个个体的初始种群或者基于约束规则生成包含D个个体的初始种群，所述约束规则根据经验设定。
在一些实施例中，还可设置交叉概率、变异概率等参数。
步骤S103，基于种群中每一个体，根据所述个体中m个投影装置的亮度级次配置，得到所述显著图像区域内各点的高度信息，根据所述显著图像区域内各点的高度信息，计算所述显著图像区域的高度信息方差。
具体的，根据每一个体中m个投影装置的亮度级次配置，依次对各投影装置的亮度进行设置后，通过相机拍摄，可得到m个被调制条纹图像。基于每个被调制条纹图像，根据前述的公式可计算得到一个深度图。即m个投影装置对应m个深度图。进一步地，将m个深度图采用加权平均的方式合成一个深度图。从合成的深度图中，可提取到显著图像区域内各点对应的高度信息，再根据显著图像区域内各点对应的高度信息，计算出显著图像区域的高度信息方差。
步骤S104，判断是否满足所述终止迭代条件，若否，则进入步骤S105，若是，则进入步骤S106。
当终止迭代条件为预设的迭代次数阈值时，判断当前迭代次数是否达到迭代次数阈值，若是，则满足终止迭代条件，若否，则不满足终止迭代条件。
当终止迭代条件为高度信息方差收敛到稳定态时，判断最近K次迭代得到的高度信息方差的差值是否小于预设的收敛阈值，其中，K为预设值，若是，则满足终止迭代条件，若否，则不满足终止迭代条件。
当终止迭代条件为预设的迭代次数阈值或高度信息方差收敛到稳定态时，则满足其一即终止迭代。
步骤S105，基于每一个体对应的所述高度信息方差，对原种群进行选择、交叉和变异操作以形成下一代种群，然后转入步骤S103。
本发明实施例中，个体的高度信息方差越小，则在该个体配置下得到的重建高度信息的误差越小，因此，在对原种群进行遗传迭代时，优先选取高度信息方差较小的个体进入下一代。具体的，将原种群的D个个体对应的高度信息方差按升序排列，选取排名靠前的p1%个体进入下一代种群；选取排名位于中间的p2%个体进行交叉形成若干第一新个体，将所述第一新个体加入至所述下一代种群；将排名靠后的（100-p1-p2）%个体舍弃，所述p1，p2为预设值；从所述下一代种群的个体中选取部分个体，改变所述部分个体中每个个体的一个或多个分量的值形成若干第二新个体，将所述第二新个体加入所述下一代种群，以保证所述下一代种群的种群数量为D。
如图3所示，是本发明实施例一提供的一种个体交叉示意图。首先，将个体D1和个体D2的个体属性分为前半部分和后半部分，再将个体D1的前半部分与个体D2的后半部分进行组合形成新个体D3，以及将个体D2的前半部分与个体D1的后半部分组合形成新个体D4。可以理解的是，除了图3所示的交叉方式外，还可以采取其他的交叉方式，在此不再赘述。
如图4所示，是本发明实施例一提供的一种个体变异示意图。将个体D5的第二个分量的值由1变异成5。
步骤S106，输出适配于所述显著图像区域的历史最优个体。
步骤S107，根据所述历史最优个体确定出m个投影装置分别对应的第二亮度，以使得各投影装置在对应的第二亮度下基于预设的条纹图案生成第二亮度条纹图案光。
本发明实施例提供的自动调光方法，基于遗传算法，确定出各投影装置的投影亮度适配于显著图像区域的历史最优配置，基于该历史最优配置，将各投影装置设置成对应的第二亮度，以使得各投影装置在对应的第二亮度设置下将预设的条纹图案投影至待测物体表面后，能更准确地提取显著图像区域的相位，从而提升三维测量的准确性，减少人工调光带来的耗时问题，并提高三维测量的效率。
实施例二
根据本发明实施例，提供一种三维测量方法。请参阅图5，为本图本发明实施例二提供的一种三维测量方法的流程示意图。所述三维测量方法基于实施例一提供的自动调光方法实现，其适应场景与执行装置与实施例一提供的自动调光方法相同。优选地，本发明实施例提供的三维测量方法基于多投影装置实现，所述方法具体包括如下步骤：
步骤S501，获取m个第一亮度拍摄图像，所述m个第一亮度拍摄图像为m个投影装置在对应的第一亮度下分别将预设的条纹图案投影至待测物体表面后拍摄所得。
具体的，每个投影装置在对应的第一亮度下基于预设的条纹图案生成第一亮度条纹图案光，并将第一亮度条纹图案光投影到待测物体表面，待测物体的表面对该第一亮度条纹图案光进行调制。通过相机对调制后的画面进行拍摄得到第一亮度拍摄图像。m个投影装置即对应m个第一亮度拍摄图像。
在本发明的一个实施例中，所述第一亮度为投影装置在当前环境下进行正常投影时设置的亮度。不同的投影装置对应的第一亮度可不同。
步骤S502，根据所述m个第一亮度拍摄图像，确定出第一亮度条纹图案光经所述待测物体调制后的被调制条纹图像中的显著图像区域和非显著图像区域。
具体的，对m个第一亮度拍摄图像进行灰度化，并从中提取灰度值高于高亮度阈值或者灰度值低于低亮度阈值的非正常区域，其中，灰度值高于高亮度阈值的区域为亮区，对应待测物体表面的反光区域，灰度值低于低亮度阈值的区域为暗区，对应待测物体表面的吸光区域，将亮区和暗区对应的区域作为非正常区域。由于多个投影装置存在互补，进一步，对m个第一亮度图像中的每一非正常区域进行筛选，筛选出在m个第一亮度拍摄图像中均为非正常区域的图像区域作为显著图像区域，并将被调制条纹图像中除所述显著图像区域以外的图像区域作为非显著图像区域。
优选地，在对m个第一亮度拍摄图像的非正常区域进行提取时，还包括：基于每一投影装置，确定出所述投影装置对应的第一亮度拍摄图像中各像素点的调制程度参数值，判断该调制程度参数值是否小于预设的调制程度阈值，若是，判断所述像素点的灰度值是否高于预设的高亮度阈值或所述像素点的灰度值是否低于预设的低亮度阈值，若是，则将所述像素点作为所述非正常区域中一点。若调制程度参数值大于预设的调制程度阈值，则将该像素点作为正常区域中一点。该调制程度参数值可通过前述的相移法计算得到，其大小可反映出相位提取的准确度。当调制程度参数值越大时，相位提取越准确。通过在对第一亮度拍摄图像中各像素点的灰度值进行判断前，增加对调制程度参数值的判断，可避免将原本亮度较高或原本亮度较低的区域误判为显著图像区域。
步骤S503，基于实施例一所述的自动调光方法确定出适配于所述显著图像区域的m个投影装置分别对应的第二亮度。
具体实施方式参见实施例一，此处不再赘述。
步骤S504，基于各投影装置在对应的第一亮度下分别将预设的条纹图案投影至所述待测物体的表面后拍摄所得的若干所述第一亮度拍摄图像，确定出所述非显著图像区域对应的待测物体的第一部分表面的高度信息。
各投影装置在对应的第一亮度下分别将预设的条纹图案投影至待测物体表面后，得到第一亮度拍摄图像。基于每一投影装置对应的第一亮度拍摄图像采用前述的公式可对应生成一张第一亮度深度图。再将各投影装置对应的第一亮度深度图基于加权平均的方式进行合成，得到一张第一亮度合成深度图，将该第一亮度合成深度图中非显著图像区域各点对应的高度信息作为所述非显著图像区域对应的待测物体的第一部分表面的高度信息。
步骤S505，基于各投影装置在对应的第二亮度下分别将预设的条纹图案投影至所述待测物体的表面后拍摄所得的若干第二亮度拍摄图像，确定出所述显著图像区域对应的待测物体的第二部分表面的高度信息。
每个投影装置在对应的第二亮度下分别将预设的条纹图案投影至待测物体表面后，得到第二亮度拍摄图像。基于每一投影装置对应的第二亮度拍摄图像采用前述的公式可对应生成一张第二亮度深度图。再将各投影装置对应的第二亮度深度图基于加权平均的方式进行合成，得到一张第二亮度合成深度图，将该第二亮度合成深度图中显著图像区域各点对应的高度信息作为所述显著图像区域对应的待测物体的第二部分表面的高度信息。
可以理解的是，待测物体表面上任一点均与被调制条纹图像中某一像素点存在对应关系，通过该对应关系，可以确定出显著图像区域对应的待测物体的第二部分表面和非显著图像区域对应的待测物体的第一部分表面，并根据显著图像区域中各点对应的高度信息确定出对应的待测物体的第二部分表面的高度信息，根据非显著图像区域中各点对应的高度信息确定出对应的待测物体的第一部分表面的高度信息。
本发明实施例提供的三维测量方法，各投影装置在对应的第一亮度下基于预设的条纹图案生成第一亮度条纹图案光，获取该第一亮度条纹图案光经待测物体调制后得到的被调制条纹图像中的显著图像区域，基于遗传算法确定出适配该显著图像区域的各投影装置分别对应的第二亮度，以使得各投影装置在对应的第二亮度下基于预设的条纹图案生成第二亮度条纹图案光，并根据第一亮度条纹图案光经待测物体调制后得到的被调制条纹图像计算出非显著图像区域对应的高度信息，根据第二亮度条纹图案光经待测物体调制后得到的被调制条纹图像计算出显著图像区域对应的高度信息。采用本发明的方法，对反光或吸光的待测物体，提升了三维测量的准确性，同时可以减少人工调光带来的耗时问题，提高三维测量的效率。
实施例三
根据本发明实施例，提供一种三维测量装置，如图6所示，为本发明实施例三提供的一种可选的三维测量装置的结构示意图，该三维测量装置可以包括处理器601、通信接口602、存储器603和通信总线604，其中，处理器601、通信接口602、存储器603通过通信总线604完成相互间的通信。处理器601可以调用存储器603中的逻辑指令，以执行实施例一中的自动调光方法和实施例二中的三维测量方法，其中，自动调光方法包括：步骤A：获取第一亮度条纹图案光经待测物体调制后得到的被调制条纹图像中的显著图像区域，所述第一亮度条纹图案光为投影装置在对应的第一亮度下基于预设的条纹图案生成；步骤B：设投影装置的数量为m个，将m个投影装置分别对应的亮度级次作为个体的m个分量，即个体表示为[
Figure SMS_38
,
Figure SMS_39
,...,
Figure SMS_40
,...,
Figure SMS_41
]，其中，
Figure SMS_42
为第i个投影装置的亮度级次，设置终止迭代条件，并采用预设的算法生成包含D个个体的初始种群；步骤C：基于种群中每一个体，根据所述个体中m个投影装置的亮度级次配置，得到所述显著图像区域内各点的高度信息，根据所述显著图像区域内各点的高度信息，计算所述显著图像区域的高度信息方差；步骤D：判断是否满足所述终止迭代条件，若是，则输出适配于所述显著图像区域的历史最优个体，若否，则基于每一个体对应的所述高度信息方差，对原种群进行选择、交叉和变异操作以形成下一代种群后转入步骤C；步骤E：根据所述历史最优个体确定出m个投影装置分别对应的第二亮度，以使得各投影装置在对应的第二亮度下基于预设的条纹图案生成第二亮度条纹图案光。
此外，上述存储器603中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在几个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，计算机软件产品存储于一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明实施例一中任一所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
上述产品可执行实施例一中任一所述的自动调光方法或实施例二中任一所述的三维测量方法，具备方法相应的功能模块和有益效果，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例一提供的自动调光方法或实施例二提供的三维测量方法。
实施例四
根据本发明实施例，提供一种三维测量系统，如图7所示，为本发明实施例四提供的一种三维测量系统的结构示意图，该三维测量系统700包括至少一个摄像装置71、多个投影装置72和实施例三所述的三维测量装置73，其中，多个投影装置72设置在待测物体周围不同位置，
投影装置72，用于在三维测量装置73的控制下，依次设置不同的投影亮度，并在相应的投影亮度下将预设的条纹图案投影至待测物体表面；
摄像装置71，用于采集每个投影装置72在不同的投影亮度下将预设的条纹图案投影至所述待测物体的表面后、经所述待测物体调制后的图像；
三维测量装置73，与摄像装置71和投影装置72建立通信链接， 基于实施例一中任一项所述的自动调光方法确定出各投影装置72在每轮迭代中的投影亮度后，控制各投影装置72基于所述投影亮度进行设置。
上述三维测量系统中的三维测量装置可执行实施例一中任一所述的自动调光方法或实施例二中任一所述的三维测量方法，具备方法相应的功能模块和有益效果，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例一提供的自动调光方法或实施例二提供的三维测量方法。
实施例五
根据本发明实施例，提供一种计算机可读存储介质，其类型如实施例三中所述，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行实施例一中任一所述的自动调光方法的步骤或实施例二中任一所述的三维测量方法的步骤。
上述产品可执行实施例一中任一所述的自动调光方法或实施例二中任一所述的三维测量方法，具备方法相应的功能模块和有益效果，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例一提供的自动调光方法或实施例二提供的三维测量方法。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用直至得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种自动调光方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤A：获取第一亮度条纹图案光经待测物体调制后得到的被调制条纹图像中的显著图像区域，所述第一亮度条纹图案光为投影装置在对应的第一亮度下基于预设的条纹图案生成；
步骤B：设投影装置的数量为m个，将m个投影装置分别对应的亮度级次作为个体的m个分量，即个体表示为[
Figure QLYQS_1
,
Figure QLYQS_2
,...,
Figure QLYQS_3
,...,
Figure QLYQS_4
]，其中，
Figure QLYQS_5
为第i个投影装置的亮度级次，设置终止迭代条件，并采用预设的算法生成包含D个个体的初始种群；
步骤C：基于种群中每一个体，根据所述个体中m个投影装置的亮度级次配置，得到所述显著图像区域内各点的高度信息，根据所述显著图像区域内各点的高度信息，计算所述显著图像区域的高度信息方差；
步骤D：判断是否满足所述终止迭代条件，若是，则输出适配于所述显著图像区域的历史最优个体，若否，则基于每一个体对应的所述高度信息方差，对原种群进行选择、交叉和变异操作以形成下一代种群后转入步骤C；
步骤E：根据所述历史最优个体确定出m个投影装置分别对应的第二亮度，以使得各投影装置在对应的第二亮度下基于预设的条纹图案生成第二亮度条纹图案光。
2.根据权利要求1所述的调光方法，其特征在于，所述基于所述高度信息方差，对原种群进行选择、交叉和变异操作以形成下一代种群包括：
将原种群的D个个体对应的高度信息方差按升序排列，选取排名靠前的p1%个体进入下一代种群；
选取排名位于中间的p2%个体进行交叉形成若干第一新个体，将所述第一新个体加入至所述下一代种群；
将排名靠后的（100-p1-p2）%个体舍弃，所述p1，p2为预设值；
从所述下一代种群的个体中选取部分个体，改变所述部分个体中每个个体的一个或多个分量的值形成若干第二新个体，将所述第二新个体加入所述下一代种群，以保证所述下一代种群的种群数量为D。
3.根据权利要求1或2所述的调光方法，其特征在于，所述终止迭代条件包括预设的迭代次数阈值和/或所述高度信息方差收敛到稳定态。
4.根据权利要求3所述的调光方法，其特征在于，所述高度信息方差收敛到稳定态是指最近K次迭代得到的高度信息方差的差值小于预设的收敛阈值，其中，K为预设值。
5.一种三维测量方法，其特征在于，所述方法包括：
获取m个第一亮度拍摄图像，所述m个第一亮度拍摄图像为m个投影装置在对应的第一亮度下分别将预设的条纹图案投影至待测物体表面后拍摄所得；
根据所述m个第一亮度拍摄图像，确定出第一亮度条纹图案光经所述待测物体调制后的被调制条纹图像中的显著图像区域和非显著图像区域；
基于权利要求1至4中任一项所述的自动调光方法确定出适配于所述显著图像区域的m个投影装置分别对应的第二亮度；
基于各投影装置在对应的第一亮度下分别将预设的条纹图案投影至所述待测物体的表面后拍摄所得的若干所述第一亮度拍摄图像，确定出所述非显著图像区域对应的待测物体的第一部分表面的高度信息；
基于各投影装置在对应的第二亮度下分别将预设的条纹图案投影至所述待测物体的表面后拍摄所得的若干第二亮度拍摄图像，确定出所述显著图像区域对应的待测物体的第二部分表面的高度信息。
6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述m个第一亮度拍摄图像，确定出第一亮度条纹图案光经所述待测物体调制后的被调制条纹图像中的显著图像区域和非显著图像区域包括：
对所述m个第一亮度拍摄图像进行灰度化，并从中提取灰度值高于高亮度阈值或者灰度值低于低亮度阈值的非正常区域；
将在所述m个第一亮度拍摄图像中均为非正常区域的图像区域作为显著图像区域，将除所述显著图像区域以外的图像区域作为非显著图像区域。
7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述从中提取灰度值高于高亮度阈值或者灰度值低于低亮度阈值的非正常区域包括：
基于每一投影装置，确定出所述投影装置对应的第一亮度拍摄图像中各像素点的调制程度参数值；
判断所述调制程度参数值是否小于调制程度阈值，若是，判断所述像素点的灰度值是否高于预设的高亮度阈值或所述像素点的灰度值是否低于预设的低亮度阈值，若是，则将所述像素点作为所述非正常区域中一点。
8.一种三维测量装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至4任一项所述的自动调光方法的步骤或者权利要求5至7任一项所述的三维测量方法的步骤。
9.一种三维测量系统，其特征在于，所述系统包括至少一个摄像装置、多个投影装置和权利要求8所述的三维测量装置，其中，
所述投影装置，用于在所述三维测量装置的控制下，依次设置不同的投影亮度，并在相应的投影亮度下将预设的条纹图案投影至待测物体表面；
所述摄像装置，用于采集每个所述投影装置在不同的投影亮度下将预设的条纹图案投影至所述待测物体的表面后、经所述待测物体调制后的图像；
所述三维测量装置，与所述摄像装置和所述投影装置建立通信链接， 基于权利要求1至4任一项所述的自动调光方法确定出各所述投影装置在每轮迭代中的投影亮度后，控制各所述投影装置基于所述投影亮度进行设置。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
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