2.1 编码光性能分析
在结构光系统中,编码光人为地被投射到被测物体表面上,根据三角测距原
理实现对真实场景的三维信息获取。因此,编码光的性能直接影响到系统的性能:
如编码光的码字决定了系统的测量分辨率,编码光的模式决定了系统对动态场景
的响应速度,解码和图像处理的精度影响了系统的测量精度等。
本节对编码光的性能从三方面进行研究:其一,探讨了实时编码光的设计要
求;其二,在研究条纹测量图像中条纹偏移机理的基础上,探讨了结构光系统的
测量实时性和分辨率的对应关系,提出了空间周期性准则;其三,建立了投影图
像的灰度信息在结构光系统中的传递函数,为解码过程中图像处理提供理论依据。
2.2.1 实时编码光设计要求
结合结构光系统的编码光的特点和系统对实时性的要求,下面对实时编码光
设计过程中要满足的要求进行了总结。
1) 编码值的唯一性
结构光系统中编码光是解决匹配点对应问题的关键,因此每个码字的唯一性
是编码光设计必须满足的要求。
2) 编码必须满足采样定理
被测物体表面的三维信息获取过程,本质上是对物体表面的一次再采样的测
量过程,其编码就是确定采样点的过程,所以编码必须满足采样定理
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。
3) 编码帧数最小化
实现对动态场景进行三维信息获取的结构光系统设计就是要提高系统的响
应速度。编码结构光系统是利用多幅或一幅编码图得到一组完整编码值,要求被
测物体在一个测量周期里必须保持相对静止。编码图越多区域划分越精细,由此
引起的量化误差越小,测量分辨率就越高。为了降低结构光系统对运动物体速度
的约束,在设计编码的过程中使用尽量少的编码帧数,即在满足一定的分辨率的
条件下,保证设计的编码图帧数最小化。
4) 编码效率最大化
在保证编码模式个数不变的情况下,提高编码效率可得到更高的测量分辨率。