[發明專利]基于反射光場偏振與空時編碼的表面三維重建方法和系統

有效

• 申請號: 201810321331.3
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108692677B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 朱江平;周佩;荊海龍
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 王蕓;熊曉果

1.一種基于反射光場偏振與空時編碼的表面三維重建方法，其特征在于，所述方法包括：

對待測物體進行可調控精度的空時編碼三維重建以獲取第一三維面形數據D^shape，并計算其法向量場N^shape；采用圓偏振光照明待測物體表面，計算反射光場法向量場N^polar；通過第一三維面形數據法向量場N^shape糾正反射光場法向量分量入射方位角得到第一優化的反射光場法向量場N^cpolar；通過第一三維面形數據D^shape糾正反射光場法向量相關的折射率n_m，得到第二優化的反射光場法向量場N^rpolar；基于圓偏振度和D^shape聯合引導梯度積分得到第二三維面形數據D^polar；基于標準球擬合建立異源數據的定量關系，并將D^shape和D^polar進行數據融合，得到待測物體表面的第三三維面形數據D^hh。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取第一三維面形數據D^shape包括：

獲取多對空域時域不相關且受待測物體表面形狀調制的立體圖像序列；對立體圖像序列進行二值化處理，得到二值立體圖像序列對；對獲取的二值立體圖像序列對進行異或處理，完成對應點立體匹配，得到反映待測物體表面面形的視差圖；根據系統的標定參數，對獲得的視差圖進行三維重建，得到第一三維面形數據D^shape。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，計算第一三維面形數據D^shape的法向量場N^shape包括：

根據受待測物體調制的空時序列圖像和立體匹配的雙重選擇標準，選取第一三維面形數據D^shape的高可靠性區域Mask；通過最近鄰kNN搜索算法找出Mask區域三維點p_i＝[p_ix,p_iy,p_iz]^T鄰域的點集P＝{p₁,p₂,p₃,...,p_n},p_i∈R³，對應矩陣P＝[p₁,p₂,…,p_n]^T；對點p_i，從其k鄰域Q_i＝{q_i1,q_i2,q_i3,...,q_ik}(q_ik∈P且q_ik≠p_i)估算該點的法向量n_i＝[n_ix,n_iy,n_iz]^T；Q_i對應的矩陣形式為Q_i＝[q_i1,q_i2,…,q_ik]^T，

以n_i為優化變量，建立一個代價函數：

其中，表示包含行平均向量矩陣；進而通過對矩陣進行主成分分解(PCA)，選取最小協方差對應的主成分求取最優的n_i，由Mask區域內所有點的n_i來構成N^shape。