[发明专利]虚拟结构光3D数据压缩算法的局部误差抑制方法

摘要

本发明虚拟结构光3D数据压缩算法的局部误差抑制方法属于3D点云数据压缩领域，解决了现有虚拟结构光编码算法在将3D点云数据编码成2D彩色图像后，2D图像压缩存储和再读取时，陡变灰度边缘量化误差会造成相位展开局部错误，最终导致解码出来的3D点云数据发生错误的问题，本发明通过相位展开辅助绝对相位展开的方法来抑制量化误差引起的深度解码错误，在将条纹的截断相位展开成连续相位完成深度信息解码过程中，同时使用相对相位展开和绝对相位展开的方法完成截断相位展开，根据两种方法得到的连续相位差值固定的特点，对绝对相位展开结果的局部误差进行修正，实验结果表明，该方法可有效提高虚拟结构光3D数据编码算法数据保真度，使数据解码均方根误差平均降低10.8倍。

主权项

虚拟结构光3D数据压缩算法的局部误差抑制方法，其特征在于：该量化误差抑制方法包括以下步骤：1)读取图像的R通道与G通道条纹灰度值计算截断相位φ′(i,j)，截断相位φ′(i,j)的计算方法如下：a、先将3D点云数据的坐标(x,y)映射为2D图像的像素坐标(i,j)，物体的深度z映射为像素点(i,j)对应的灰度值；b、建立虚拟结构光系统并设定系统参数，(x,y)和(i,j)的映射关系满足：i＝x*W   (1)j＝y*W   (2)其中，1/W表示每个像素的物理尺寸。(x,y)点对应的深度信息z与其在(i,j)点引起的相位变化存在线性关系，线性系数为k：当条纹的频率为f时，受物体深度调制的条纹相位为故R、G通道的正、余弦条纹的强度可表示为:Ir(i,j)＝255/2[1+sinφ(i,j)]   (4)Ig(i,j)＝255/2[1+cosφ(i,j)]   (5)用B通道存储相位级次索引K(i,j)，K(i,j)＝round[φ(i,j)/2π]，其中round[·]表示向下取整运算，B通道的强度可表示为：Ib(i,j)＝gray[K(i,j)]   (6)其中gray[·]表示将索引K(i,j)平均分布到256个灰度级；c、联立(4)、(5)式可得：上式由于采用反正切计算，相位φ′(i,j)被截断在[‑π,+π]之间，需要进行相位展开；2)分别采用绝对相位展开算法和相对相位展开算法对φ′(i,j)进行相位展开，得到φ1(i,j)与φ2(i,j)；3)计算相对相位展开结果φ2(i,j)与实际相位面的差值p·2π其中M、N表示图像尺寸；4)逐点计算φ1(i,j)与φ2(i,j)的差值：对于大多数点，相位级次索引K没有误差，差值在p·2π附近波动，记为p·2π±Δ，其中Δ为一小量，代表相位展开时存在的小误差，一般取值范围为[0‑0.3π]，当相位级次索引K发生量化错误时，K的量化误差为±1，φ1(i,j)与φ2(i,j)的差值为(p±1)·2π±Δ；5)根据差值，对绝对相位展开结果φ1(i,j)的值进行修正：使用修正后的绝对相位φ1(i,j)计算物体深度引起的相位变化最后通过反求式(1)、(2)、(3)，解码得到3D点云数据。