结构光三维视觉中的核心技术
格雷码(Gray Code)是一种特殊的二进制编码方式,其最重要的特点是相邻两个码字之间只有一位数字不同。这种特性使得格雷码在光学编码中具有很强的抗噪声能力,是结构光三维测量技术的核心组成部分。
7位格雷码可以表示 27 = 128 个不同的状态,用于结构光投影中的条纹编码。
下表展示了前16个数字的二进制码和格雷码对比,可以看出格雷码相邻编码之间只有一位不同:
| 十进制 | 二进制码 | 格雷码 | 变化位数 |
|---|
相邻编码只有一位差异,即使有轻微噪声也不容易造成大的解码错误
7位编码可以区分128个不同的条纹,在有限投影区域内提供较高空间分辨率
只需要7次投影就能完成编码,相比相移等方法更加高效
编解码算法简单,硬件实现成本低,适合工业应用
以下展示了7位格雷码在结构光投影中的条纹模式:
工作原理:
1. 依次投影7幅格雷码图案到物体表面(从Bit 6到Bit 0)
2. 相机采集对应的7幅图像
3. 对每个像素点判断各位的0/1状态
4. 将格雷码转换为条纹索引,结合标定参数计算三维坐标
注意:投影顺序通常从最高位(Bit 6)开始,到最低位(Bit 0)结束,这样可以更好地控制解码精度。
7位格雷码编解码技术在以下领域有广泛应用: