[發明專利]一種基于多攝像機的實時三維點云重建方法和系統

在審

• 申請號: 201610128337.X
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN107170037A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 丁曉華;張政
• 申請（專利權）人: 深圳市鷹眼在線電子科技有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/90
• 代理公司: 昆明合眾智信知識產權事務所53113
• 代理人: 范嚴生

1.一種基于多攝像機的實時三維點云重建方法，其特征在于，包括：

A1：搭建多攝像機同步采集系統：選擇一個封閉的三維立體空間，并在三維立體空間的四周合適位置上固定安裝一定數目的攝像機，攝像機拍攝的環境要求為單一顏色的靜態背景，控制燈源，使得空間內部的光照均勻；

A2：多攝像機系統標定：確定各個攝像機的空間方位和內部參數；

A3：建立投影查找表：將三維立體空間均分為若干個相同的粒塊，并標定粒塊的中心點位置坐標，依據攝像機的空間方位信息和內部參數得到各粒塊中心點在各個攝像機像面上的成像點；

A4：圖像采集：通過攝像機對三維立體空間內的運動物體圖像進行采集；

A5：物體輪廓分割：從采集的圖像中分割出物體輪廓；

A6：三維重建：通過步驟A5獲得t時刻多視圖物體輪廓圖像數據后，利用攝像機標定信息、捕捉粒塊的三維位置信息以及投影查找表，得到動態的物體重建數據。

2.根據權利要求1所述的基于多攝像機的實時三維點云重建方法，其特征在于，所述多攝像機系統標定方法為：1)采用常規的攝像機標定方法標定各個攝像機的內部參數，所述內部參數包括攝像機焦距、攝像機主點坐標以及成像畸變參數；2)在三維立體空間地面上平鋪合適大小的標定網格板，使得各個攝像機都能夠覆蓋成像；3)標定網格一角定義世界坐標系，各個攝像機對標定網格板拍攝，由已標定的攝像機內部參數、標定網格板各網格點在世界坐標系上的位置坐標以及各攝像機得到的標定網格板中各網格點的像素坐標，并通過位姿估計的方法計算出攝像機的方位信息。

3.根據權利要求1所述的基于多攝像機的實時三維點云重建方法，其特征在于，所述物體輪廓分割的操作方法為，通過對其中任一臺攝像機采集的圖像的RGB各通道圖像與該攝像機對應的背景圖像的RGB各通道圖像對比，獲得分割后的物體輪廓圖像的RGB各通道圖像，得到物體輪廓像素點集合。

4.根據權利要求3所述的基于多攝像機的實時三維點云重建方法，其特征在于，所述三維重建的具體步驟如下：

B1：給定一個粒塊的二進制串狀態變量，并初始化；

B2:對每一幅分割得到的物體輪廓圖像進行以下掃描操作:通過對應于該攝像機的投影查找表，依次對其中的屬于前景物體輪廓區域的像素點集合的各像素點查找到對應的粒塊序號集合，并將每一個粒塊序號對應粒塊的狀態變量進行更新賦值；

B3：按照B2所述方法對t時刻多視圖所有物體輪廓圖像進行掃描操作結束后，得到物體形體粒塊；

B4：尋找表面點：具體為，對每一個重建點，判斷其上下、左右和前后6個鄰域點是否全部為重建點，若均為重建點，將該重建點予以剔除，最終得到物體對象在t時刻的三維重建點云。

5.根據權利要求4所述的基于多攝像機的實時三維點云重建方法，其特征在于，還包括色彩重建步驟，在獲得物體重建數據后，利用物體輪廓的顏色信息對物體外貌色彩進行重建。