[發明專利]基于結構光的三維圖像重建方法、裝置及存儲介質

有效

• 申請號: 201711344608.6
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108122254B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 宋展;曾海
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T15/00;G06T3/00
• 代理公司: 深圳智趣知識產權代理事務所(普通合伙) 44486
• 代理人: 王策

本發明適用圖像處理領域，提供了基于結構光的三維圖像重建方法、裝置及存儲介質，該方法包括：提取輸入的物體編碼圖像的主編碼特征點；構建主編碼特征點的拓撲網絡，根據拓撲網絡提取物體編碼圖像中包括的所有編碼元素圖像；對每個編碼元素圖像中的圖形特征點的初始位置進行定位，計算編碼元素圖像的輔助編碼特征點；根據主編碼特征點和輔助編碼特征點，使用深度學習網絡對所有編碼元素圖像進行識別；根據預設的極線編碼策略，將識別到得的每個編碼元素圖像對應的編碼信息與預先存儲的編碼圖案對應的編碼信息進行匹配，以實現解碼；根據預先獲取的三維圖像重建系統標定參數和匹配得到的解碼信息對物體進行三維圖像重建，以得到物體的三維圖像。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于結構光的三維圖像重建方法、裝置及存儲介質。

背景技術

結構光三維重建系統是指通過投射含有特定編碼信息的光學圖案到物體表面，然后通過解碼獲取對應性，以解決立體視覺中的匹配問題，進而通過光學三角原理恢復出投影點處的三維空間坐標。根據投射圖案的不同，結構光可分為點結構光、線結構光、多線結構光及面結構光，其中點結構光法、線結構光法和多線結構光法雖然比較成熟簡單，但是每次重構都需要拍攝多張圖像，效率低、測量范圍小。面結構光法是使用投影儀將一幅或多幅編碼圖案投射到三維物體表面，并用攝像機對三維物體表面的編碼圖案進行拍照，然后利用投射的編碼結構光的特點進行圖像匹配，最后利用三角法原理算得物體表面點云坐標。

現有的結構光三維重建技術的采用的編碼方法大致可劃分為時間編碼法和空間編碼法，時間編碼根據投影圖像的時間順序進行編碼，然后再將編碼圖像按照時間順序連續地投影到物體表面，具有測量精度較高、測量分辨率高的優點，但其測量速度較慢，因此適合于靜態目標和場景的三維信息獲取。后者僅需投影一幅編碼圖案，測量速度較快，因此適合于動態目標和場景的三維信息獲取。空間編碼旨在通過投影單幅編碼圖像實現物體表面的三維重建，其編碼信息由空間編碼特征或其不同的排列組合來生成，編碼和解碼過程均在單幅圖像內完成，具有實時性的優勢。現有的空間編碼結構光常采用顏色信息、灰度信息進行編碼，但現有方法的解碼效果容易受到物體表面顏色和顏色通道串擾的影響，魯棒性不強。從該領域的研究現狀來看，采用黑白幾何特征的空間編碼已成為發展趨勢，但此類技術編碼密度與編碼窗口尺寸以及采用的編碼元素種類之間存在矛盾，即：如要獲得高密度的結構光編碼圖案，只能增加編碼元素種類或者加大編碼窗口，而這兩種措施最后都會顯著加大解碼的難度，造成解碼成功率的降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于結構光的三維圖像重建方法、裝置及存儲介質，旨在解決由于現有基于結構光的三維圖像重建方法解碼成功率低的問題。

一方面，本發明提供了一種基于結構光的三維圖像重建方法，所述方法包括下述步驟：

當接收到用戶輸入的物體三維圖像重建請求時，提取輸入的物體編碼圖像的主編碼特征點，所述物體編碼圖像的編碼元素圖形具有旋轉對稱性且包含預設數量的輔助編碼特征點；

根據所述物體編碼圖像的主編碼特征點，構建所述主編碼特征點的拓撲網絡，根據所述拓撲網絡提取所述物體編碼圖像中包括的所有編碼元素圖像；

使用預設的角點檢測算法對每個所述編碼元素圖像中的圖形特征點的初始位置進行定位，根據所述初始位置以及所述編碼元素圖像的灰度值計算所述編碼元素圖像的輔助編碼特征點；

根據所述主編碼特征點和所有所述編碼元素圖像的輔助編碼特征點，使用預先訓練好的深度學習網絡對所述所有編碼元素圖像進行識別；

根據預設的極線編碼策略，將識別到得的每個所述編碼元素圖像對應的編碼信息與預先存儲的編碼圖案對應的編碼信息進行匹配，以實現對應的主編碼特征點及輔助編碼特征點的解碼；

根據預先獲取的三維圖像重建系統標定參數和所述匹配得到的解碼信息對所述物體進行三維圖像重建，以得到所述物體的三維圖像。