[發明專利]使用紅外圖案照射創建對象的三維圖像

無效

• 申請號: 200680007575.X
• 申請日: 2006-01-09
• 公開（公告）號: CN101198964A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 顧進
• 申請（專利權）人: 格斯圖爾泰克股份有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G01C3/14;G06K9/36;H04N13/00;G06T15/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 葛寶成;黃小臨

相關申請的交叉引用

本申請要求來自于2005年1月7日提交的、序列號為No.60/641752的、標題為“CREATING?3D?IMAGES?OF?OBJECTS?BY?ILLUMINATING?WITH?INFRAREDPATTERNS”的美國臨時申請。這里出于所有目的，包括這個臨時申請的全部內容。

技術領域

本公開涉及圖像處理。

背景技術

市場中存在有出于各種目的、用于三維數字化的工業產品。例子包括醫療應用、娛樂產業應用(例如，三維游戲、電影和動畫)、時尚設計(例如，三維服裝設計、服飾試穿以及塑料手術(plastic?surgery))、考古修復和/或保管、司法應用(例如，犯罪現場調查)以及在線物品展示(例如，在線博物館和在線商店)。

通常，有兩種三維數字化技術：有源感測和無源感測。屬于第一種的技術、即有源感測的通常向被測量/被觀察的場景發射某種能量(例如，光和/或聲等)，并且接收反射能或觀察反射圖案，使用光學或聲學方面的物理定律獲得從傳感器到場景中的對象的距離。有源感測通常需要對照明部件進行復雜并且精密的光學設計，并且，通常需要對環境光照進行控制，從而幫助進行三維捕捉。通常，這一種類中的傳感器被局限于對靜態場景/對象進行感測，這是由于正常情況下，實際上需要移動掃描系統中的某些部件(例如，需要移動這一種類中的、用于發射激光的部件，以便對對象的不同線進行掃描)，因而導致這些傳感器通常需要一定的時間來完成掃描進程。有源三維感測技術包括激光掃描、莫爾條紋等高線(moire?fringe?contouring)、飛行時間以及結構化照明。

相反，第二種類的無源感測技術通常不向場景發射能量。這些技術通過將場景中的某些可用信號，如亮度和/或顏色，與傳感器配置信息一起進行分析，捕捉這些信號，這些技術獲得用于場景的三維信息。立體視覺(兩臺或多臺照相機)是無源三維感測的典型例子。

無源感測通常不需要復雜的光學設計。例如，立體視覺系統通常對場景/對象進行拍照，并且使用簡單的裝置再現三維信息。某些系統還將多臺相機集成在一個系統中，以便既捕捉來自場景/對象的三維信息，又捕捉來自場景/對象的彩色紋理信息。具有速度相當快的計算機CPU的系統還可以處理動態場景。為了保證立體感特征充分，從而使兩個視圖匹配，基于立體視覺的系統通常需要將某些附加特征引入到場景/對象上。投影機(例如，幻燈機或LCD)經常被用于將這樣的圖案投射到表面上。在這樣的系統中，為了捕捉(1)場景/對象的、具有疊加特征的圖像以及(2)場景/對象的、沒有疊加特征的彩色紋理圖像，對圖案進行打開和關斷。通常，這需要某種將圖案打開和關閉的機構。此外，在感興趣的對象是人類的情況下，照到人臉上的圖案會使人眼感到不適。

已知的立體技術建立了兩個立體視圖之間的對應關系。一般情況下，有兩種主要方法用于對對應關系進行計算或進行匹配。第一種方法為基于特征的方法，這種方法通常為圖像中的這樣一些位置生成匹配，這些位置具有豐富的關于場景的信息，諸如拐角、邊緣和線段。第二種方法為基于區域的匹配技術，這種方法在本地圖像區域中，根據像素類似性使兩個視圖匹配。基于特征的方法(第一種方法)使用了表面紋理特征信息，并且為數量有限的像素生成匹配。基于區域的方法(第二種方法)通常在計算方面更昂貴，但是一般能夠生成密度大的匹配。對于三維數字化，通常，對三維表面進行采樣的分辨率越高，對表面的捕捉越好。基于特征的立體匹配方法通常不為此目的提供足夠的匹配點。基于區域的立體匹配方法一般可以生成表面上的、數量足夠的三維樣本，但是，這種方法會進行長時間計算，尤其是進行高分辨率捕捉時。

發明內容