[發(fā)明專利]三維重建裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510927095.6
• 申請日: 2015-12-14
• 公開（公告）號: CN106875468B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)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

本發(fā)明公開了一種三維重建裝置及方法，該裝置包括：圖像獲取單元，用于獲取目標物體的圖像信息；多個發(fā)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(fā)光單元的亮滅，在每個發(fā)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(fā)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(fā)光單元的發(fā)光模型，對目標物體進行重建；所述發(fā)光模型為每個發(fā)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。本發(fā)明提供的技術方案，降低了三維重建的操作復雜度，提高三維重建的精度和效率。

技術領域

本發(fā)明涉及三維重建技術領域，特別涉及一種三維重建裝置及方法。

背景技術

目前，隨著各種支持三維輸出和顯示的終端產品的出現，對于三維內容的需求急劇增加，而現有的三維數據采集方式主要以三維掃描，如：激光掃描，結構光掃描技術為主，相關產品結構較為復雜，雖然能夠得到精確的三維信息，但其硬件成本和操作方法是普通用戶難以承受和不易掌握的，例如：中國專利申請第CN101383046A號公開了一種基于圖像的三維重建方法，該方法首先利用SIFT特征提取算法提取每幅圖像的特征點，并對每個特征點進行是三維重建。通過將特征點約束和顏色一致性相結合，利用圖像點周圍的特征點作為信息距離搜索約束，確定待重建點空間位置的搜索范圍，并進一步獲取重建點的空間位置；中國專利申請第CN104331924A公開了基于單攝像機SFS算法的三維重建方法，具體按以下步驟實施：首先標定攝像機，然后提取目標輪廓，最后采用SFS算法基于體素進行目標三維重建。

現有方法中還有一種基于光度學的三維重建方法，光度學是三維視覺中的一種技術手段，其基本原理是通過不同方向的光源照射，通過相機拍攝，分析不同照射角度下物體的明暗信息變化恢復出表面的三維法向信息，進而得到表面三維形狀。現有的光度學三維重建方法均采用了點光源或者平行光源的假設，即不考慮光源自身的發(fā)光特性，當物體距離光源較遠或者光源本身符合平行光或者點光源特性時，現有方法可取得較好的三維重建效果，但這對光源自身要求較高，且為獲得平行光，光源本身需要較大的體積，如采用LED陣列裝置。

由上述可知，現有的三維重建技術主要存在以下缺點：

1)、采用激光或結構光方法，雖然精度較高，但價格昂貴，操作復雜，普通用戶難以承受和熟練掌握；

2)、基于光度學的三維重建方法結構簡單，硬件成本低，但現有方法均假設所采用光源為平行光或者理想點光源，需要均勻性較高的專業(yè)光源產品才能獲得較好的三維重建效果，難以在近距離上工作；

3)、現有的基于單個光源的近距離光度學三維重建技術，只是在圖像處理階段對圖像的照度均勻性做了校正，用于改善三維重建效果，并未考慮到光源自身的發(fā)光特性以及入射角度、照射距離等因素，因此也難以取得較好的三維重建效果。

綜上所述，現有三維重建方案，操作復雜，重建效率和精度低。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施例提供了一種三維重建裝置，用以降低三維重建的操作復雜度，提高三維重建的精度和效率，該裝置包括：

圖像獲取單元，用于獲取目標物體的圖像信息；

多個發(fā)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(fā)光單元的亮滅，在每個發(fā)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(fā)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(fā)光單元的發(fā)光模型，對目標物體進行重建；所述發(fā)光模型為每個發(fā)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。

與現有技術中的激光掃描和結構光掃描重建裝置相比較，本發(fā)明實施例提供的三維重建裝置，具有如下有益技術效果：