[發(fā)明專利]基于PMD相機和攝像頭的彩色三維重建系統(tǒng)及其方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310323086.7 | 申請日： | 2013-07-29 |
| 公開（公告）號： | CN104346829A | 公開（公告）日： | 2015-02-11 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王輝;胡小安;張小超;毛文華 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國農(nóng)業(yè)機械化科學研究院 |
| 主分類號： | G06T17/00 | 分類號： | G06T17/00;G06T7/00 |
| 代理公司： | 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006 | 代理人： | 梁揮;祁建國 |
| 地址： | 100083 北*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 pmd 相機 攝像頭 彩色 三維重建 系統(tǒng) 及其 方法 | ||
1.一種基于PMD相機和攝像頭的彩色三維重建系統(tǒng)，其特征在于，包括：
單獨標定模塊，用于對PMD相機、攝像頭進行標定，獲取所述PMD相機、所述攝像頭的內(nèi)部參數(shù)、外部參數(shù)和畸變參數(shù)；
組合標定模塊，用于對所述PMD相機、所述攝像頭分別采集的圖像，根據(jù)所述內(nèi)部參數(shù)、所述外部參數(shù)和所述畸變參數(shù)求解對應(yīng)的校正后圖像、所述PMD相機、所述攝像頭坐標系之間的相對旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量；
三維重建模塊，用于選取所述校正后圖像中四個邊緣的像素點，并根據(jù)所述相對旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量求解在所述攝像頭上的對應(yīng)點，獲得所述攝像頭采集的圖像中對應(yīng)的圖像邊緣，并分割出后存儲為新的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述單獨標定模塊還用于對所述內(nèi)部參數(shù)、外部參數(shù)進行優(yōu)化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述組合標定模塊還用于：當所述攝像頭、PMD相機上下固定后，從不同角度同時采集至少三張圖像，檢測出每張照片中的特征點，根據(jù)所述特征點并利用旋轉(zhuǎn)矩陣的正交性和所述內(nèi)外參數(shù)和畸變參數(shù)，通過求解線性方程，求取所述相對旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的彩色三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述三維重建模塊采用以下方式獲取所述校正后圖像在所述攝像頭上的對應(yīng)點：
Pweb(Xc，Yc，Zc)＝RPpmd(X1，Y1，Z1)+T
其中，（X1，Y1，Z1）是PMD相機采集到校正后圖像的邊緣像素點，（Xc，Yc，Zc）是在所述攝像頭上的對應(yīng)點，R、T是兩相機坐標系之間的相對旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣，Ppmd是表示在PMD相機坐標系下一點的空間坐標，Pwed是表示在攝像頭坐標系下一點的空間坐標，下標pmd表示在PMD坐標系下，下標web表示在攝像頭坐標系下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的彩色三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述三維重建模塊還用于：利用所述內(nèi)部參數(shù)、外部參數(shù)得到畸變校正后圖像；求解所述PMD相機、所述攝像頭的共同視野范圍；求解XYZ空間位置信息對應(yīng)的RGB彩色信息，利用4點加權(quán)求和求解；根據(jù)所述共同視野范圍利用雙線性插值方法得到高分辨率XYZ-RGB圖像信息，完成三維重建。
6.一種基于PMD相機和攝像頭的彩色三維重建方法，其特征在于，包括：
步驟一，對PMD相機、攝像頭進行標定，獲取所述PMD相機、所述攝像頭的內(nèi)部參數(shù)、外部參數(shù)；
步驟二，對所述PMD相機、所述攝像頭分別采集的圖像，通過所述PMD相機、所述攝像機的內(nèi)部參數(shù)和畸變參數(shù)求解對應(yīng)的校正后圖像、相機坐標系之間的相對旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量，并去邊緣方形化；
步驟三，選取所述校正后圖像中四個邊緣的像素點，并根據(jù)所述相對旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量求解在所述攝像頭上的對應(yīng)點，獲得所述攝像頭采集的圖像中對應(yīng)的圖像邊緣，并分割出后存儲為新的圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彩色三維重建方法，其特征在于，所述步驟一中，包括：
B1.獲取標定板；
B2.移動標定板或相機，從不同角度拍攝至少8張照片；
B3.檢測出每張照片中的所有特征點；
B4.根據(jù)所述特征點并利用旋轉(zhuǎn)矩陣的正交性，通過求解線性方程，得到所述內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彩色三維重建方法，其特征在于，所述步驟二中，包括：
C1.獲取標定板；
C2.移動標定板或相機，從不同角度同時拍攝至少3張照片；
C3.檢測出每張照片中的所有特征點；
C4.利用所述內(nèi)外參數(shù)對圖像進行畸變校正，根據(jù)所述特征點并利用旋轉(zhuǎn)矩陣的正交性，通過求解線性方程，得到所述旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣；
C5.利用最小二乘法優(yōu)化法可得優(yōu)化后的所述旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣。
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