[發(fā)明專(zhuān)利]一種三維重建裝置的光源位置校準(zhǔn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810507975.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109059800B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宗詩(shī)皓;翟理想;趙雅叢;樊兆雯;仲雪飛;張雄
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/24
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/24
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明提供一種三維重建裝置的光源位置校準(zhǔn)方法，包括光源組、相機(jī)、控制器、平面模板以及圖像處理器，其所提供的三維重建裝置的光源位置校準(zhǔn)包括了三個(gè)環(huán)節(jié)，其在運(yùn)算環(huán)節(jié)下，可以通過(guò)內(nèi)置的三維重建算法，調(diào)整算法中的光源位置參數(shù)，利用在拍攝環(huán)節(jié)以平面模板為對(duì)象拍攝的一組照片對(duì)平面模板進(jìn)行三維重建，通過(guò)重建結(jié)果確定最佳光源位置參數(shù)，可以減少光源與相機(jī)的安裝誤差對(duì)還原精度的影響，有效提高三維重建的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維重建相關(guān)技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維重建裝置的光源位置校準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

如今三維重建裝置廣泛運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐與日常生活中。目前，一種常見(jiàn)的三維重建方式是通過(guò)物體在不同光照條件下的灰度差異估計(jì)物體表面法向量，其優(yōu)勢(shì)是對(duì)紋理細(xì)節(jié)的恢復(fù)能力突出，但是對(duì)光源參數(shù)的標(biāo)定要求高，在還原精度受到光源與相機(jī)安裝誤差的影響，因此需要設(shè)計(jì)一種以光源與相機(jī)安裝誤差對(duì)還原精度的影響的光源標(biāo)定方法。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：為了解決上述存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種三維重建裝置的光源位置校準(zhǔn)方法，包括光源組、相機(jī)、控制器、平面模板以及圖像處理器，可以減少光源與相機(jī)的安裝誤差對(duì)還原精度的影響，

技術(shù)方案：本發(fā)明是一種三維重建裝置的光源位置校準(zhǔn)方法，所述三維重建裝置包括光源組、相機(jī)、控制器、平面模板以及圖像處理器，其中，相機(jī)位于中間，光源組包括光源一、光源二、光源三、光源四分別位于相機(jī)的4邊，平面模板位于相機(jī)和光源組的上方；

所述三維重建裝置的光源位置校準(zhǔn)方法包括拍攝環(huán)節(jié)、準(zhǔn)備環(huán)節(jié)和運(yùn)算環(huán)節(jié)；拍攝環(huán)節(jié)下由相機(jī)拍攝，獲得平面圖像，在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中，將拍攝的平面圖像進(jìn)行灰度化處理，運(yùn)算環(huán)節(jié)獲得誤差系數(shù)取最小值時(shí)的偏移坐標(biāo)記為最適坐標(biāo)；運(yùn)算環(huán)節(jié)結(jié)束后如果所述的檢測(cè)步長(zhǎng)大于2像素，則將所述的檢測(cè)網(wǎng)格中與所述的最適坐標(biāo)重合的格點(diǎn)距離大于檢測(cè)步長(zhǎng)的格點(diǎn)刪除；將所述的檢測(cè)步長(zhǎng)減半并在所述的檢測(cè)網(wǎng)格中添加新的格點(diǎn)；所述的檢測(cè)網(wǎng)格在添加了所述的格點(diǎn)后，相鄰格點(diǎn)的距離為檢測(cè)步長(zhǎng)，并且所述的檢測(cè)網(wǎng)格面積不增加；隨后重復(fù)運(yùn)算環(huán)節(jié)；運(yùn)算環(huán)節(jié)結(jié)束后如果所述的檢測(cè)步長(zhǎng)小于2像素，則將所述的最適坐標(biāo)記為最佳偏移坐標(biāo)。

其中：

所述的拍攝環(huán)節(jié)為：控制器控制光源組內(nèi)部的各個(gè)光源依次點(diǎn)亮，并在每個(gè)光源點(diǎn)亮后立刻控制相機(jī)拍攝放置于所述的光源組與所述的相機(jī)前方的所述的平面模板，獲得的一組照片稱(chēng)為第一平面圖像。

所述的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)以所述的第一平面圖像所在平面為xy平面，以第一平面圖像左上角為原點(diǎn)建立三維直角坐標(biāo)系；在所述的圖像處理器設(shè)置檢測(cè)步長(zhǎng)，沿x,y軸方向建立平行于xy平面的檢測(cè)網(wǎng)格，相鄰格點(diǎn)間距為所述的檢測(cè)步長(zhǎng)，所述的三維直角坐標(biāo)系的z軸經(jīng)過(guò)其中某一格點(diǎn)之一，相機(jī)位置與所述的檢測(cè)網(wǎng)格共面，并且所述的檢測(cè)網(wǎng)格向z=0平面的投影全部位于所述的第一平面圖象以?xún)?nèi)。

所述的運(yùn)算環(huán)節(jié)下，圖像處理器將偏移坐標(biāo)的(x,y)坐標(biāo)依次設(shè)為所述的檢測(cè)網(wǎng)格中每一個(gè)格點(diǎn)的(x,y)坐標(biāo)，將所述的偏移坐標(biāo)的z坐標(biāo)設(shè)為相機(jī)與所述的平面模板的距離；根據(jù)所述的圖像處理器內(nèi)置的三維重建算法以及所述的第一平面圖像對(duì)所述的平面模板進(jìn)行三維重建，獲得第一平面模型；將所述的第一平面模型垂直投影到x-y平面，并把投影區(qū)域沿x、y軸均勻劃分為尺寸為m*n的誤差網(wǎng)格；第一平面模型中與所述的誤差網(wǎng)格格點(diǎn)有相同的(x,y)坐標(biāo)的點(diǎn)的集合記為第一點(diǎn)云；

運(yùn)算環(huán)節(jié)下圖像處理單元將所述的第一點(diǎn)云在所述的三維直角坐標(biāo)系中擬合成一個(gè)平面，稱(chēng)為第二平面；計(jì)算所述的第一點(diǎn)云中所有的點(diǎn)與所述的第二平面的距離的平方和，稱(chēng)為誤差系數(shù)；比較所述的偏移坐標(biāo)位于所述的檢測(cè)網(wǎng)格中每一格點(diǎn)時(shí)得到的誤差系數(shù)，記錄誤差系數(shù)最小值，將所述的誤差系數(shù)取最小值時(shí)的偏移坐標(biāo)記為最適坐標(biāo)。