[發明專利]腳型三維重建的多視成像裝置

無效

• 申請號: 201010160429.9
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN102236246A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 羅勝
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G03B35/08
• 分類號: G03B35/08;G06T17/00;G06T7/00
• 代理公司: 溫州高翔專利事務所 33205
• 代理人: 朱德寶;蔡呈勝

技術領域

本發明涉及一種成像裝置，特別是一種針對腳型三維重建的多視成像裝置。

背景技術

對物體進行三維重建的過程中標定是一個非常重要的步驟，現有技術中的標定方法需要在相機前放置一個已知形狀和尺寸的物體（稱為標定參照物），計算出相機的位置，然后拿開標定參照物，再對需要三維重建的物體進行拍照，通過空間點和圖像點之間的對應關系進行三維重建。微軟研究院的張正友采用兩到三個相互正交的平面組成標定模板做為標定參照物，因為簡便實用被廣泛接受，但張正友的方法需要先對標定參照物成像，然后拿開標定參照物再次對物體成像，把標定成像和重建成像分成兩個步驟；并且由于采用了不透明的標定模板，不能適用于全周多方位成像的多視重建；本發明的研究對象為腳，需要將腳放置在某一支撐物上，支撐物必然影響腳底部分的圖像采集，張正友的標定方法不適用；如果將腳懸空成像，必然存在抖動問題，影響成像效果。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種能為多視三維重建提供充分圖像信息的多視成像裝置，具有適合腳型三維重建、結構簡單、標定過程簡單、具有能承載腳重的標定模板、場景不需要在標定成像和重建成像之間進行切換等特點。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：一種腳型三維重建的多視成像裝置，具有載重功能的腳型標定模板、相機支撐框架、至少六個相機、計算機，所述腳型標定模板為透明的有機玻璃板，所述腳型標定模板上具有多行多列且相隔一定間距的格子線，所述腳型標定模板中心設置有中心標識，所述中心標識外圍還設置有方位標識組，所述相機支撐框架具有多個不同視角的相機支撐點，所述至少六個相機以不同視角盡可能多的提供三維重建圖像信息、可移動的方式分布在相機支撐框架上，所述腳型標定模板通過支架設置在相機支撐框架中，所述至少六個相機朝向腳型標定模板中心標識，所述至少六個相機通過USB數據傳輸接口和計算機相聯接，所采集到的數碼圖像由運行在計算機上的軟件系統進行三維重建。

作為一種改進，所述格子線為相互垂直的縱橫線，所述中心標識為“O”字與“十”字的疊加體，所述方位標識組至少為不同圖案組合的三組，所述方位標識組相對于中心標識位于不同的層次上，所述每組方位標識組為在同一層次上大致均勻分布的四個圖案，?“O”字與“十”字的疊加體方便了坐標原點的確定和坐標系的建立，至少三組且位于不同的層次上的四個圖案能確定方位，且在腳型遮擋住部分方位標識后仍能方便地辨識方位，減少三維重建的計算量。

作為一種改進，所述腳型標定模板下方相機采集到的圖像中每一像素點根據已知參數包括腳型標定模板厚度、相機坐標，相機離腳型標定模板高度、像素點坐標、折射率，計算出像素點在相機平面上偏移距離du和dv，重新成像。處于腳型標定模板下方的位置的相機，必須透過有腳型標定模板成像，由于光線穿過腳型標定模板時有側向偏移，因此下方的相機所成圖像經過補償計算后用于多視重建，保證圖像的準確性。?

作為一種改進，所述相機位置的布置包括有以下步驟：

.計算腳型的統計變形模型；

b.根據已知參數（包括相機焦距，目標大小），計算相機分布球的半徑R；

c.在相機分布球上計算出包含腳型統計變形模型中主形狀因子信息量最多的相機位置；

d.確定輸出的相機位置點，增加該相機位置下可見模型點及輪廓上模型點的信息量，并刪除在輪廓內成像信息量、輪廓上成像信息量分別大于設定閾值的模型點；

e.重新計算模型點減少后的新腳型統計變形模型；

f.重復步驟c?、d?、e，直至統計變形模型中所有模型點都被充分成像，都能夠根據圖像信息重建出來；

g.輸出相機位置點的坐標，據此坐標布置相機。

模型點在輪廓內成像信息量以及模型點在輪廓上成像信息量的閾值設定能保證所有模型點能夠有充分的被完整的重建，根據腳型統計變形模型計算得出的相機位置，能充分、有效地為三維重建提供圖像信息，各視的信息量最大，各視間信息的冗余最少，有利于三維重建。

作為一種改進，所述相機支撐框架包括有四根相互平行、相鄰間距相同且等高的縱梁，所述四根縱梁上端通過兩根相同且中部交叉連接的橫梁固定，所述四根縱梁中下部之間設置有四根圍成方形的支撐梁，所述四根支撐梁中相對設置的一對支撐梁之間設置有兩模板支撐梁，所述腳型標定模板通過兩模板支撐梁設置在相機支撐框架中，采用上述結構的相機支撐框架結構簡單，整體上是個立方體，通過與夾子配合使要求處于同一球面上的多個相機定位容易；腳型標定模板通過兩模板支撐梁設置在相機支撐框架中結構牢固，安裝容易，使用方便。