[發明專利]三維重建方法、裝置及設備

有效

• 申請號: 201710406299.4
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107228625B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 徐玉華;童宸鵬;朱憲偉
• 申請（專利權）人: 深度創新科技（深圳）有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G06T7/80;G06T15/10;G06T15/50
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 洪銘福

本發明公開了一種三維重建方法、裝置及設備，三維重建方法包括：標定兩個近紅外相機的內部參數以及外部參數；根據所述兩個近紅外相機的內部參數以及外部參數，標定至少三個LED點光源的參數；按照預設的時序采集近紅外光斑發生器照明的散斑圖像對以及至少三張LED點光源照明的圖像；根據所述近紅外光斑發生器照明的散斑圖像對，獲取初始深度圖；根據所述至少三個LED點光源的參數以及所述至少三張LED點光源照明的圖像，獲取目標表面的法線方向；融合所述初始深度圖以及所述目標表面的法線方向，輸出目標深度圖。實施本發明的技術方案可以采用近距離點光源模型，結構緊湊，且適用于具有多反射率的目標。

技術領域

本發明涉及光學三維測量領域，尤其涉及一種三維重建方法、裝置及設備。

背景技術

三維重建技術在三維建模、逆向工程、3D打印、人體測量、人機交互、電影和動畫制作等方面具有廣泛的應用。近年來，廉價的三維成像傳感器(如Kinect)使得3D數據獲取的成本大大降低。但這些廉價的傳感器精度很有限，不能直接得到高精度的重建。為了改善精度，一類方法是對多點觀測的三維點云進行加權平均，如KinectFusion。另一類方法是與其他類型的三維重建方法進行融合，如光度立體視覺方法，從明暗恢復形狀等。

經典的光度立體視覺方法利用同一個相機拍攝的3張不同光照條件下的圖像，可以計算出目標的表面法線方向。光度立體視覺方法能夠很好地重建目標表面的高頻細節，但容易出現低頻的畸變。光度立體視覺方法大部分還處于實驗室研究階段，對使用的條件要求非常嚴格。在已經通過其他方法獲得目標表面幾何的情況下，通過與光度立體視覺得到的法向場融合，可以得到更高精度的表面重建。在這些方法中，基于點光源的系統，具有緊湊的結構，但通常需要采用專門的標定裝置(如反光球)精確標定點光源的參數。假設光源為平行光的系統，可以實現光源自標定，但為了獲得平行光，光源必須放置在遠離目標的地方，這就導致整個重建系統結構不緊湊。有的方法假設目標表面具有均勻的反射率，對具有均勻反射率的目標重建效果很好，但不適用于具有多反射率的目標。而在實際應用環境中，具有多反射率的目標是很常見的。

發明內容

本發明實施例提供了一種三維重建方法、裝置及設備，可以采用近距離點光源模型，使得三維重建系統結構緊湊，且適用于具有多反射率的目標。

本發明實施例第一方面提供一種三維重建方法，包括：

標定兩個近紅外相機的內部參數以及外部參數；

根據所述兩個近紅外相機的內部參數以及外部參數，標定至少三個LED點光源的參數；

按照預設的時序采集近紅外光斑發生器照明的散斑圖像對以及至少三張LED點光源照明的圖像；

根據所述近紅外光斑發生器照明的散斑圖像對，獲取初始深度圖；

根據所述至少三個LED點光源的參數以及所述至少三張LED點光源照明的圖像，獲取目標表面的法線方向；

融合所述初始深度圖以及所述目標表面的法線方向，輸出目標深度圖。

結合本發明實施例第一方面，在本發明實施例第一方面的第一種實現方式中，所述LED點光源的參數包括：所述LED點光源的位置以及亮度；

所述根據所述兩個近紅外相機的內部參數以及外部參數，標定至少三個LED點光源的參數，包括：根據所述兩個近紅外相機的內部參數以及外部參數，分別標定每一個LED點光源的參數；

其中，所述標定每一個LED點光源的參數，包括：

根據近紅外光斑發生器照明的散斑圖像對獲取初始深度圖D₀；

對所述初始深度圖D₀進行雙邊濾波，得到D₀'；