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申请/专利权人：苏州朗伯威智能科技有限公司

摘要：本发明涉及结构光图像数据处理技术领域，具体为一种相移结构光三维成像方法和系统，主控芯片控制条纹投影光源投射条纹投影图案，单帧多曝光相机对多张条纹反射图案进行单帧采集，得到每个电荷存储电容的电荷累计值，计算得到被测物体的三维点云，进行三维成像，通过增加像素中的电荷累积电路数目使得单帧多曝光相机在单帧时间内可以对多个条纹投影图案的反射光分别进行曝光，产生独立的电荷累积，然后在一帧结束后顺序读出，可以有效缩短各条纹相移图案之间的采集时间间隔，提高三维成像系统对运动模糊的抗性。

主权项：1.一种相移结构光三维成像方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、投射条纹投影图案：主控芯片（1）控制条纹投影光源（2）单帧时间内按照预设顺序产生多张条纹投影图案（4），所述条纹投影图案（4）为标准条纹投影图案，所述条纹投影图案（4）被按照预设顺序投射到被测物体上；S2、单帧采集：单帧多曝光相机（3）在单帧时间内采集被测物体反射回来的包含物体深度和形状信息的多张条纹反射图案，将多张条纹反射图案分别存储至不同的电荷存储电容（7）中；S3、获得被测物体的三维点云：获取单帧多曝光相机（3）中每个电荷存储电容（7）的电荷累计值，解析得到多张包含亮度信息的条纹反射图案，基于正弦函数和余弦函数变换，提取出相位信息，得到相位图，对得到的相位图进行校准，得到与标准条纹投影图案（4）满足极线约束的标准相位图，对相位图中的每个像素，在标准相位图中对应同一行找到相位值最接近的像素，两个像素的横坐标之差为视差，基于条纹投影光源（2）和单帧多曝光相机（3）之间的标定位置关系、视差、像素坐标，得到被测物体的三维点云，进行三维成像；基于条纹投影光源（2）和单帧多曝光相机（3）之间的标定位置关系、视差、像素坐标，得到被测物体的三维点云，具体为： ， ，其中，X、Y、Z是三维点云的坐标，W是比例系数，x是像素的横坐标，y是像素的纵坐标；Q是透视投影矩阵，d是视差，cx是标准相位图的光心横坐标，是条纹投影图案（4）的光心横坐标，cy是标准相位图的光心纵坐标，f是校准后的多曝光相机（3）的焦距，Tx是条纹投影光源（2）与多曝光相机（3）的基线长度；所述单帧多曝光相机（3）包括像素阵列，所述像素阵列的每个像素包括光电二极管（5）及与其分别电连接的多组电荷累计电路，每组电荷累计电路均包括电荷存储电容（7）、曝光使能晶体管（6）、复位晶体管（8）、源极跟随器（9）、位线选择晶体管（10）；主控芯片（1）发出采集脉冲信号后，单帧多曝光相机（3）在单帧时间内每采集一张条纹反射图案，存储进一个电荷存储电容（7），单帧时间内采集的多张条纹反射图案，分别存储进多个电荷存储电容（7），具体为：主控芯片（1）发出采集脉冲信号后，一组曝光使能晶体管（6）切换至导通状态，完成一张条纹反射图案的采集后，存储进对应的电荷存储电容（7），此曝光使能晶体管（6）断开，顺序开关其余各组的曝光使能晶体管（6），使每张条纹反射图案在各光电二极管（5）转换后经曝光使能晶体管（6）存储进对应的电荷存储电容（7）；位线选择晶体管（10）顺序导通，经源极跟随器（9）读取存储在每个电荷存储电容（7）中的电荷。

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