基于频移条纹投影轮廓术的透明物体三维测量方法及装置

1.一种基于频移条纹投影轮廓术的透明物体三维测量方法，其特征在于，包括：采集待测透明物体表面被投影频移编码条纹后的图片，通过离散傅里叶变换DFT操作将所述图片转换为三维体积并获取每个点的体素；基于所述体素，计算二值最大值体积和二阶导数体积，其中，对所述二阶导数体积进行局部最大值提取及邻域投票得到邻域投票后的体积，通过合并所述二值最大值体积与所述邻域投票后的体积，生成初始候选体积；从所述初始候选体积中去除边界邻域体积，然后利用卷积核切割无效延伸方向的连通区域，保留符合几何先验的体积；对所述符合几何先验的体积进行邻域连通性检测，得到每个点修正后的体素；其中，通过对初始候选体积进行延 轴的开运算与延 轴的闭运算，得到边界邻域体积；对所述每个点修正后的体素进行子像素级高斯拟合，生成所述待测透明物体的点云，测量完成；其中，所述频移编码条纹表达式如下：其中， 表示投影仪的水平坐标， 表示幅值， 表示偏置， 表示为投影仪水平编码坐标， 为频率系数， 为投影仪的分辨率；所述通过离散傅里叶变换DFT操作将所述图片转换为三维体积并获取每个点的体素，包括：若 ，则 ；若 ，则 ；其中， 表示DFT三维体积， 表示相机像素坐标， 表示对 延 轴做DFT操作， 表示 对应的投影图片； 表示坐标为 的点的体素；所述计算二值最大值体积和二阶导数体积，包括：1）通过对体素的判定，延 轴检测每个体素值是否为邻域内最大值，以得到二值最大值体积；其中，若满足 且 ，则 为其领域内的最大值，记 ；否则， ； 为二值最大值体积； 为二值最大值体积中的体素；2）利用拉普拉斯算子计算拉普拉斯体积，通过对拉普拉斯体素进行判定，得到二阶导数体积；其中，计算每个点的拉普拉斯体素：判定：若 ，则 ；否则， ；其中， 为拉普拉斯体积， 为拉普拉斯体积中的体素； 表示对体积延 轴做拉普拉斯变换， 为拉普拉斯核大小； 为二阶导数体积， 为二阶导数体积中的体素； 表示延 轴取中位数， 为自适应阈值。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述二阶导数体积进行局部最大值提取及邻域投票得到邻域投票后的体积，包括：对二阶导数体积进行局部最大值提取，表达式如下： ，判定：若 ，则 ；否则， ；其中， 为局部极大值体积， 为为局部极大值体积中的体素； 为邻域投票后的体积， 为为邻域投票后的体积中的体素； 是延 轴取局部极大值， 为投票阈值， 大于0， 为邻域投票范围。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生成初始候选体积，包括：生成每个点的初始候选体素：其中， 为初始候选体积， 为初始候选体积中的体素。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：1）将边界邻域体积从初始候选体积中去除；其中， 表示边界邻域体积， 表示边界邻域体积中的体素； 表示去除边界邻域的体积， 表示去除边界邻域的体积中的体素， 是延 轴做开运算， 是延 轴做闭运算， 是体素级的非布尔运算；2）基于步骤1）的结果，利用卷积核切割无效延伸方向的连通区域，保留符合几何先验的体积；其中，令卷积核 为：其中， 表示 维平面的2D卷积， 表示无效连通区域体积， 表示无效连通区域体积的体素， 表示去除无效连通区域的体积， 表示去除无效连通区域的体积的体素， 表示符合几何先验的体积， 表示表示符合几何先验的体积的体素。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述符合几何先验的体积进行邻域连通性检测，得到每个点修正后的体素，包括：其中， 表示在 维度进行连通性检测， 为中间过程体积， 为修正后的体积， 为为修正后的体积中的体素； 为连通性阈值， 为变量。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述生成所述待测透明物体的点云，包括：1）基于 的值，进行子像素级高斯拟合；其中，高斯函数为：得到亚像素码值 ：其中， ， ， 为拟合的中间变量；判定：若 ，则 ；否则， ；其中， 为亚像素体积， 为为亚像素体积中的体素；2）对步骤1）的结果采用3x3x3邻域均值滤波；其中， 为滤波后的体积， 为滤波后的体积中的体素， 为3x3x3邻域均值滤波卷积核；3）利用匹配点 通过三角测量法计算待测透明物体的点云，待测透明物体测量完成。 7.一种基于频移条纹投影轮廓术的透明物体三维测量装置，其特征在于，包括：DFT变换模块，用于采集待测透明物体表面被投影频移编码条纹后的图片，通过离散傅里叶变换DFT操作将所述图片转换为三维体积并获取每个点的体素；初始候选体积生成模块，用于基于所述体素，计算二值最大值体积和二阶导数体积，其中，对所述二阶导数体积进行局部最大值提取及邻域投票得到邻域投票后的体积，通过合并所述二值最大值体积与所述邻域投票后的体积，生成初始候选体积；体素修正模块，用于从所述初始候选体积中去除边界邻域体积，然后利用卷积核切割无效延伸方向的连通区域，保留符合几何先验的体积；对所述符合几何先验的体积进行邻域连通性检测，得到每个点修正后的体素；其中，通过对初始候选体积进行延 轴的开运算与延 轴的闭运算，得到边界邻域体积；测量模块，用于对所述每个点修正后的体素进行子像素级高斯拟合，生成所述待测透明物体的点云，测量完成；其中，所述频移编码条纹表达式如下：其中， 表示投影仪的水平坐标， 表示幅值， 表示偏置， 表示为投影仪水平编码坐标， 为频率系数， 为投影仪的分辨率；所述通过离散傅里叶变换DFT操作将所述图片转换为三维体积并获取每个点的体素，包括：若 ，则 ；若 ，则 ；其中， 表示DFT三维体积， 表示相机像素坐标， 表示对 延 轴做DFT操作， 表示 对应的投影图片； 表示坐标为 的点的体素；所述计算二值最大值体积和二阶导数体积，包括：1）通过对体素的判定，延 轴检测每个体素值是否为邻域内最大值，以得到二值最大值体积；其中，若满足 且 ，则 为其领域内的最大值，记 ；否则， ； 为二值最大值体积； 为二值最大值体积中的体素；2）利用拉普拉斯算子计算拉普拉斯体积，通过对拉普拉斯体素进行判定，得到二阶导数体积；其中，计算每个点的拉普拉斯体素：判定：若 ，则 ；否则， ；其中， 为拉普拉斯体积， 为拉普拉斯体积中的体素； 表示对体积延 轴做拉普拉斯变换， 为拉普拉斯核大小； 为二阶导数体积， 为二阶导数体积中的体素； 表示延 轴取中位数， 为自适应阈值。