结构光三维重建 深度学习 结构光三维重建代码

前言：理论部分可看上篇文章：结构光三维重建（四步相移&多频外差法）matlab实现（一）

Matlab代码实现正弦条纹生成，四步相移，三频外差：

项目结构:

main.m :

clc;
close all;
clear;
width =1240;  %生成图的宽
height =1110; %高
A=0.5;
B=0.5;
WaveLengthArr= [70,64,59];
nStepPS=4;
xArr = [1:height];

%% 三频四步条纹生成
StdFringeSet = GetFringeSet(height, width, nStepPS, WaveLengthArr, 0,A,B);

%% 相位主值计算及三频外差展开

Phase_fring = PhaseDemodulate4StepPS(StdFringeSet);



% imagesc(b):将数组b中的数据显示为一个图像，该图像使用颜色图中的全部颜色。
% b中的每个元素指定图像的一个像素的颜色。生成图像是m*n的像素网格，其中m,n分别为c中的行数和列数。
% figure：创建默认图窗

GetFringeSet.m:

% 在MATLAB中，函数定义在单独的文件。函数和函数的文件名应该是相同的。
%% Fringes generation
% 生成四张正弦条纹图
function [FringeSet] = GetFringeSet(height, width, nStepPS, WaveLengthArr, ObjectHeight,A,B)
FringeSet = cell(3,4);  %建立一个三行的二维数组
xArr = [1:height]; 
yArr = [1:width];

[yGrid, xGrid] = meshgrid(yArr, xArr);  % meshgrid用于绘制等高线 xGrid=yGrid=1110*1240

for iWavelength = 1:length(WaveLengthArr) % 定义变量iWavelength，从1循环到length(WaveLengthArr)=[15]
    WaveLength = WaveLengthArr(iWavelength);% WaveLength=64  像素周期为64
    for  iStepPhaseshift = 1:nStepPS % nStepPS=4
       % Phase =2*pi*(xGrid+ObjectHeight)/WaveLength;   实验一，生成条纹周期为70  
          Phase =2*pi*(xGrid+ObjectHeight)/(height/WaveLength);  %实验二，整张图像生成70条条纹，即条纹宽度，周期为：heigh/70
        Phase = Phase + (iStepPhaseshift-1)* (2*pi/nStepPS) ; %四位相移法，每次移动2π/4

        Fringe2D = A+B*cos(Phase); %cos输入弧度参数 π=3.1415926... ，cos{ 2π/(1+)64}  因此以64为周期 
%         figure, imagesc(Fringe2D); colormap gray; axis image;
        
        FringeSet{iWavelength,iStepPhaseshift} = Fringe2D;   
         filename = sprintf('%0.2d_%0.2d.bmp', WaveLength, iStepPhaseshift);
         % mat2gray 将矩阵 A 转换为灰度图像 I，该图像包含 0（黑色）到 1（白色）范围内的值。
         imwrite(mat2gray(Fringe2D),filename,'bmp');
    end
  
end

PhaseDemodulate4StepPS.m :

% 求得光栅相位主值
function [phaseMapS] = PhaseDemodulate4StepPS(FringeSet)
%PHASEDEMODULATE4STEPPS Summary of this function goes here
%   Detailed explanation goes here
  for i = 1:size(FringeSet)
      middle=FringeSet(i,:);
    phaseMap = atan2((middle{4} - middle{2}),(middle{1} - middle{3}));
   
      %将截断相位映射到0~2π
    phaseMap(phaseMap<0)=phaseMap(phaseMap<0)+2*pi;
    
    %figure,imagesc(phaseMap);
    %figure,mesh(phaseMap);
    phaseMapS{i}=phaseMap;
  end

% 三频外差法：光栅相位展开（解包裹）
  phase1=phaseMapS{1};
  phase2=phaseMapS{2};
  phase3=phaseMapS{3};

 % 70,64,59
 T= [1/70,1/64,1/59];
 % 求解等效周期
T12 = (T(1) * T(2)) / (T(2) - T(1));%1/6
T23 = (T(2) * T(3)) / (T(3) - T(2));%1/5
T123 = (T12 * T23) / (T23 - T12);%1
 % 计算外差
 phase12=phase1-phase2;
 phase12(phase12<0)=phase12(phase12<0)+2*pi;
 filename = sprintf('phase12.bmp');
  % mat2gray 将矩阵 A 转换为灰度图像 I，该图像包含 0（黑色）到 1（白色）范围内的值。
 imwrite(mat2gray(phase12),filename,'bmp');
 phase23=phase2-phase3;

 phase23(phase23<0)=phase23(phase23<0)+2*pi;
 filename = sprintf('phase23.bmp');
  % mat2gray 将矩阵 A 转换为灰度图像 I，该图像包含 0（黑色）到 1（白色）范围内的值。
 imwrite(mat2gray(phase23),filename,'bmp');

 phase123=phase12-phase23;
 phase123(phase123<0)=phase123(phase123<0)+2*pi;
  filename = sprintf('phase123.bmp');
  % mat2gray 将矩阵 A 转换为灰度图像 I，该图像包含 0（黑色）到 1（白色）范围内的值。
 imwrite(mat2gray(phase123),filename,'bmp');

% 求解参考面的绝对相位选择频率最高的那个
% 这里要注意求解顺序，要先用求的得pha_W123这个绝对相位对pha_W23或者pha_W12进行展开，
% 再利用已经展开的绝对相位展开pha_W1，pha_W2，pha_W3  对参考平面的展开也是如此
Ox_12 = round((phase123*T123/T12 - phase12)/ (2*pi) );  
pha_TC12 = phase12 + 2*pi*Ox_12;
Ox_1= round((pha_TC12*T12/T(1) - phase1)/ (2*pi));
pha_TC1 = phase1 + 2*pi*Ox_1;
figure,imagesc(pha_TC1);
figure,mesh(pha_TC1);
figure,plot(pha_TC1);

 % [hang,lie]=size(phase12); % 1110高 1240宽

end

实验结果：

解包裹相位：