[發明專利]三維成像方法

有效

• 申請號: 201310563848.0
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN104517280A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 呂鍵
• 申請（專利權）人: 廣東朗呈醫療器械科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T17/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于相機領域，具體涉及一種三維成像方法。

背景技術

在三維成像領域，當三維相機的視野小于物體的形狀或者相機需要多個視角才能完整拍攝物體時，通常需要使用移動相機(比如手持式掃描)來獲取物體的完整三維圖像。而進行手持式三維掃描時，除了需要在單個時間進行三維點云重建以外，還需要精確地測量不同時間段的相機相對位置，從而可以將多組三維點云疊加來最終重建物體的完整三維形狀。而目前在三維數據的重建過程中，往往會因為多組三維點云疊加等原因引起最終三維圖像存在較大的精度誤差，成像失真較為嚴重。

發明內容

為了解決上述問題，發明提供一種三維成像方法，包括實時處理和后處理兩部分：

所述實時處理部分是相機在進行移動三維掃描過程中在計算機上對二維圖像進行快速處理，實時顯示出相機的位置和掃描出的三維模型；

所述后處理部分是對實時處理部分中采集的數據進行二次處理，以得到重建后的三維數據。

進一步地，所述實時處理部分包括如下步驟：

步驟一，初始處理；相機在三維掃描過程的每個獨立時刻，采集到一幀二維圖像并分成左右兩幅圖像或者上下兩幅圖像，通過圖像處理方法處理左右兩幅圖像或者上下兩幅圖像以得到密集三維點云，同時，搜索含有二維信息的粗略特征點，然后通過增加特征信息得到更細化的特征點，最后通過圖像處理方法得到更細化的特征點的三維坐標，并進入步驟二；

步驟二，恢復相機位置；先分析當前幀的特征點情況，然后判斷特征點數目是否足夠以及包含的特征信息是否豐富；如果否則拋棄當前幀并繼續采集下一幀圖像，如果是則將當前幀里的特征點與最后一個已知相機位置采集到的圖像中的特征點進行特征比對，并判斷是否有足夠的特征點匹配并得到粗略的相機位置，如果否則增大已知相機位置的搜索范圍，或拋棄當前幀如果已經是最大搜索范圍，如果是則進入步驟三，

步驟三，細化相機位置并合并三維點云；先扭曲當前幀并與匹配的已知幀再次對比，得到更精確的相機位置，然后將當前幀合并到整體坐標系并實時顯示三維數據，同時將當前幀的特征點加入特征點庫。

進一步地，所述后處理部分包括如下步驟：

步驟一，隨機選定一幀作為空間上的根節點；

步驟二，以根節點為圓心，從近到遠逐漸搜索空間內各幀與根節點的特征點進行對比；

步驟三，判斷各幀是否與根節點存在能夠進行互相關比對的匹配的特征點，如果是則進入步驟四，如果否則進入步驟五；

步驟四，標記此幀為根節點的相鄰幀，扭曲所述相鄰幀并與根節點進行互相關比對，然后返回步驟三；

步驟五，標記此幀為根節點的子節點，以各子節點為圓心，從近到遠逐漸搜索各子節點的相鄰幀和子節點，直到空間內所有的幀都被搜索到并被標記為相鄰幀或子節點，然后進入步驟六；

步驟六，各相鄰幀的實時位置通過扭曲與子節點或根節點進行互相關比對，得到后處理位置，同時各相鄰幀的三維點云也使用后處理位置與子節點進行比對和平均，從而合并成以子節點為中心的三維點云，各子節點合并得到的三維點云通過與根節點比對和平均后合并成三維模型。

本發明的有益效果在于：所述三維成像方法可以精確地測量手持式掃描過程中相機的相對位置，并極大地減小了因多組三維點云疊加引起的最終三維圖像的較大精度誤差，從而提高三維成像的精確性。

附圖說明

圖1為本發明所述的實時處理部分的初始處理步驟的流程框圖；

圖2為本發明所述的實時處理部分的恢復相機位置和細化相機位置并合并三維點云步驟的流程框圖；

圖3為本發明所述的后處理部分的流程框圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的具體實施例進行詳細說明。

如圖1、圖2和圖3所示，三維成像方法分為實時處理和后處理兩部分。實時處理是在手持式相機移動掃描過程中在計算機上對二維圖像進行快速處理，實時顯示出相機的位置和掃描出的三維模型。后處理是在掃描完成后對采集的數據進行再次處理以得到更精確的三維數據。