[發(fā)明專利]一種物體三維重建方法及其系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN106331683B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 林金田;林發(fā);林元霞
• 申請（專利權）人: 銳馬（福建）電氣制造有限公司
• 主分類號: H04N13/02
• 分類號: H04N13/02;G06T19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及物體三維重建領域，特別涉及一種物體三維重建方法及其系統(tǒng)。

背景技術

三維重建具有廣泛的應用領域，包括體積測量、立體顯示、3D打印、物體模型建立等。現(xiàn)有三維重建一般采用雙目時差法，通過兩個攝像頭對物體進行拍攝，通過兩個拍攝圖像的微小差別，獲得物體的立體信息并進行三維重構。然而，這種方法存在不足之處：三維物體的一些局部區(qū)域，在兩張圖像中，并不同時出現(xiàn)，當物體的局部出現(xiàn)在左圖像并且未出現(xiàn)在右圖像，此時該位置的深度信息的處理往往是不精確的。綜上，現(xiàn)有技術由于其技術原理本身的缺陷，造成局部區(qū)域不能很好地獲得圖像深度信息，影響物體的三維重建，需要探求一種物體三維重建新方法。

發(fā)明內容

有鑒于現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種物體三維重建方法，旨在解決現(xiàn)有技術由于其技術原理本身的缺陷，造成局部區(qū)域不能很好地獲得圖像深度信息，影響物體的三維重建的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種物體三維重建方法，包括：

連續(xù)變焦并采集包含目標物體的一系列圖像以及各個所述圖像的拍攝焦距；

采集各個所述圖像上的正焦區(qū)域，并根據(jù)各個所述圖像的拍攝焦距，進行三維重建；所述正焦區(qū)域為準確對焦的區(qū)域。

在該技術方案中，采集一系列變焦圖像以及這些圖像對應的焦距，各個圖像上存在正焦像素點和失焦像素點，此時，正焦像素點對應的拍攝物體局部區(qū)域與拍攝焦距相對應。一方面，提取各個圖像上正焦區(qū)域，另一方面將各個圖像的焦距轉換成具有深度信息的物距，將二者重組，即可實現(xiàn)三維重建。該技術方案提供了一種快速三維重建方法，避免了雙目視差法三維重建局部區(qū)域獲得不了精確的三維深度信息。

進一步而言，所述采集各個所述圖像上的正焦區(qū)域，包括：

將所述目標物體劃分為若干子區(qū)域，計算各個子區(qū)域在各個所述圖像中的對焦評價函數(shù)值；所述對焦評價函數(shù)值用于進行所述目標物體的局部對焦的評價；

將所述子區(qū)域劃分給對焦評價函數(shù)值最大的所述圖像；其中，各個所述圖像劃分獲得的所述子區(qū)域的集合構成所述正焦區(qū)域。

在該技術方案中，將目標物體劃分為若干子區(qū)域，通過對焦評價函數(shù)，將子區(qū)域劃分至不同焦距的圖像內，獲得各個子區(qū)域的深度信息。有益之處在于，獲取的子區(qū)域深度信息高，可以管控子區(qū)域大小，細化深度信息。

進一步而言，所述計算各個子區(qū)域在各個所述圖像中的對焦評價函數(shù)值，包括：

采集第i張圖片中第k個子區(qū)域J_k中M×N個像素的RGB值；

計算對焦評價函數(shù)值

所述

其中，所述i、k、M、N為自然數(shù)，所述x滿足1≤x≤M，所述y滿足1≤y≤N，所述R_i(x,y)、G_i(x,y)、B_i(x,y)分別為像素的RGB值；所述為子區(qū)域J_k內R像素平均值，所述為子區(qū)域J_k內G像素平均值，所述為子區(qū)域J_k內B像素平均值。

在該技術方案中，通過獲取RGB三色的對焦評價函數(shù)，對焦評價精度高。

進一步而言，所述根據(jù)各個所述圖像的拍攝焦距進行三維重建，包括：

提取各個所述拍攝焦距下的正焦區(qū)域，生成圖層；

根據(jù)所述拍攝焦距，獲得各個圖層的物距；

根據(jù)所述物距，疊加所述圖層，形成三維模型。

在該技術方案中，將各個正焦區(qū)域轉換為圖層，并根據(jù)物距信息，重建三維模型；圖層可替換性高，便于三維模型的修改。

進一步而言，所述根據(jù)各個所述圖像的拍攝焦距進行三維重建，還包括：根據(jù)所述物距或焦距，生成圖層放大倍率，修正各個圖層的尺寸。

在該技術方案中，基于近大遠小原理，根據(jù)焦距對各個圖層的尺寸大小進行修正，即越靠近鏡頭的物體，放大倍率越小；其有益之處在于，提高三維建模的精度和準確性。

有鑒于現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種物體三維重建系統(tǒng)，包括：

圖像采集模塊，用于連續(xù)采集目標物體的拍攝圖像；

變焦驅動模塊，用于驅動所述圖像采集模塊連續(xù)變焦；

拍攝焦距采集模塊，用于連續(xù)采集所述拍攝圖像的焦距；

正焦區(qū)域識別模塊，用于識別各個所述拍攝圖像的正焦區(qū)域，所述正焦區(qū)域為準確對焦的區(qū)域；

三維重建模塊，用于根據(jù)各個所述的拍攝圖像和拍攝焦距重建所述目標物體的三維模型。