[發明專利]三維重建裝置及方法

有效

• 申請號: 201510927095.6
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN106875468B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 宋展;聶穎
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 耿慧敏

1.一種三維重建裝置，其特征在于，包括：

圖像獲取單元，用于獲取目標物體的圖像信息；

多個發光單元，設置在所述圖像獲取單元的周圍；

同步控制單元，用于控制所述多個發光單元的亮滅，在每個發光單元點亮時，同步控制所述圖像獲取單元拍攝目標物體，獲取每個發光單元照射下目標物體的圖像信息；

重建單元，用于根據所述圖像信息和發光單元的發光模型，對目標物體進行重建；所述發光模型為每個發光單元主光軸上的出射光強與各個出射方向上的出射光強、出射角度的關系；

其中，所述重建單元具體用于：

根據所述圖像信息，估計目標物體表面每個重建點的初始三維法向值；

基于發光單元的發光模型和反射模型，以所述初始三維法向值為初值，根據每個重建點的光源入射光強和入射方向，找到每個重建點的最優三維法向值；

根據所述最優三維法向值，對目標物體進行三維重建；

所述反射模型為反射光強與光源出射光強、光源出射方向、出射點到入射點的距離、目標物體表面法向值的關系。

2.如權利要求1所述的三維重建裝置，其特征在于，基于發光單元的發光模型和反射模型，以所述初始三維法向值為初值，根據每個重建點的光源入射光強和入射方向，找到每個重建點的最優三維法向值，包括：

基于光源復合模型，以所述初始三維法向值為初值，迭代找到最優三維法向值，對于每個迭代周期均執行以下操作：

根據每個重建點的三維法向值、每個發光單元的空間坐標和主光軸方向，計算每個重建點的光源入射方向和該重建點到每個發光單元的距離；

基于光源復合模型，根據每個重建點的光源入射方向和該重建點到每個發光單元的距離，計算每個重建點的三維法向值，直到找到每個重建點的深度信息變化在預設范圍內時，對應的三維法向值，作為最優三維法向值；

其中，所述光源復合模型根據發光單元的發光模型和反射模型建立，所述光源復合模型為反射光強與每個發光單元主光軸上的出射光強、主光軸上的出射方向、各個出射方向、目標物體表面法向值、出射點到入射點的距離的關系。

3.如權利要求1至2任一所述的三維重建裝置，其特征在于，所述圖像獲取單元為相機，所述相機在獲取目標物體的圖像信息時，采用離線存儲的方式進行存儲。

4.如權利要求1至2任一所述的三維重建裝置，其特征在于，所述發光單元為LED燈珠，所述LED燈珠均勻地設置在所述圖像獲取單元的周圍，所述LED燈珠的個數不少于4個。

5.如權利要求2所述的三維重建裝置，其特征在于，所述發光模型為LED發光模型，所述光源復合模型為LED光源復合模型，所述LED光源復合模型為：

其中，I_r為LED燈珠光源反射光強，I₀為LED燈珠主光軸上的出射光強，l_main為LED燈珠主光軸方向，l為LED燈珠光源出射方向，g隨LED發光模型的有效半角θ_harf的變化而變化，n為目標物體表面重建點的三維法向值，d為重建點到每個發光單元的距離。

6.如權利要求4所述的三維重建裝置，其特征在于，所述LED燈珠為紅外LED燈珠；所述圖像獲取單元采用紅外濾光片。