[發(fā)明專利]一種三維重建的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810807580.3
• 申請(qǐng)日: 2018-07-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109087395B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋世剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安多維機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06T17/20
• 分類號(hào): G06T17/20
• 代理公司: 深圳市精英專利事務(wù)所 44242
• 代理人: 馮筠

本發(fā)明公開(kāi)了一種三維重建的方法及系統(tǒng)。該三維重建的方法包括：通過(guò)調(diào)節(jié)鏡頭和物體的距離，采集不同的預(yù)置數(shù)量的圖像；利用每幅圖像各點(diǎn)的亮度差和散焦程度差計(jì)算得到各點(diǎn)的相位信息，通過(guò)各點(diǎn)的相位信息計(jì)算每一幅圖像中各點(diǎn)的深度信息；對(duì)所有圖像的深度信息做全局優(yōu)化，得到全聚焦圖像的深度信息；對(duì)所述全聚焦圖像的深度信息進(jìn)行網(wǎng)格化處理得到三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建三維模型。本發(fā)明提供的三維重建的方法通過(guò)圖像中的色差來(lái)分析相位的變化，并進(jìn)一步通過(guò)相位差信息得到深度信息并完成三維建模，達(dá)到了快速生成高精度的三維模型目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維重建技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維重建的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

三維重建是計(jì)算機(jī)視覺(jué)方向重要的研究方向和研究熱點(diǎn)，其綜合了圖像處理、立體視覺(jué)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等多種技術(shù)。相比于二維圖像，三維圖像更能夠準(zhǔn)確的反映真實(shí)世界的信息，且如自動(dòng)尋導(dǎo)機(jī)器人、無(wú)人駕駛、無(wú)人機(jī)等各個(gè)熱門領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。目前三維重建的方式主要有三種：?jiǎn)文恐亟ā㈦p目重建和多目重建。單目三維重建是當(dāng)前的一項(xiàng)研究熱點(diǎn)，因?yàn)閱文恳曈X(jué)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)相較于雙目或者多目視覺(jué)系統(tǒng)，單目視覺(jué)在同一時(shí)間只需要處理單幅圖像，節(jié)約了計(jì)算機(jī)處理時(shí)間。

光的相位的差異往往隱藏著很重要的信息，例如物體的形狀以及物體表面的折射率，全聚焦圖像沒(méi)有相位差，而散焦圖像引入了一些模糊點(diǎn)從而將一些相位信息轉(zhuǎn)變?yōu)榱炼鹊淖兓，F(xiàn)在技術(shù)中，相位差顯微鏡的出現(xiàn)解決了全聚焦部分相位差的問(wèn)題，但也只是定性的分析；干涉儀可以很好的定量分析相位的變化，且能夠達(dá)到高速高精度，但是其過(guò)于笨重、相位難以展開(kāi)且分辨率受限。因此如何通過(guò)相位差信息得到深度信息來(lái)進(jìn)行三維重建便是我們需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供了一種通過(guò)圖像中的色差來(lái)分析相位的變化，并進(jìn)一步通過(guò)相位差信息得到深度信息并完成三維建模，達(dá)到快速生成高精度的三維模型目的的三維重建的方法及系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面提供了一種三維重建的方法，該三維重建的方法包括：

通過(guò)調(diào)節(jié)鏡頭和物體的距離，采集不同的預(yù)置數(shù)量的圖像；

利用每幅圖像各點(diǎn)的亮度差和散焦程度差計(jì)算得到各點(diǎn)的相位信息，通過(guò)各點(diǎn)的相位信息計(jì)算每一幅圖像中各點(diǎn)的深度信息；

對(duì)所有圖像的深度信息做全局優(yōu)化，得到全聚焦圖像的深度信息；

對(duì)所述全聚焦圖像的深度信息進(jìn)行網(wǎng)格化處理得到三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，利用所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建三維模型。

其中，所述利用每幅圖像各點(diǎn)的亮度差和散焦程度差計(jì)算得到各點(diǎn)的相位信息，通過(guò)各點(diǎn)的相位信息計(jì)算每一幅圖像中各點(diǎn)的深度信息包括：

步驟A：通過(guò)公式ΔI(x,y)＝I_R(x,y)+I_B(x,y)-2I_G(x,y)計(jì)算得到每幅圖像各點(diǎn)的亮度差ΔI(x,y)，其中，I_R(x,y)為紅色通道的亮度值；I_G(x,y)為綠色通道的亮度值；I_B(x,y)為藍(lán)色通道的亮度值；