[發明專利]基于單相機的三維重建方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201810920552.2
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN109186492B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 曠雅唯;江山;王博楊
• 申請（專利權）人: 博眾精工科技股份有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 魏彥

1.一種基于單相機的三維重建方法，其特征在于，包括：

獲取單目系統的系統參數；所述單目系統包括投影儀和相機；

根據所述系統參數，對所述投影儀所投影的條紋進行校正，以使所述投影儀投影校正后的第一相移圖；

接收通過所述相機所采集的由所述第一相移圖經過待掃描物體調制得到的第二相移圖；

對所述第二相移圖進行相位解調、相位解包裹、高度映射處理，得到深度圖；

根據所述深度圖對所述待掃描物體進行三維重建；

所述獲取單目系統的系統參數，包括：

獲取由所述投影儀對一副固定模式的圖像進行投影所得到的多組點對坐標(x，y)；

將所述多組點對坐標(x，y)代入第一預設公式，計算得到所述系統參數；所述系統參數包括：投影光軸與參考平面法線的夾角θ、投影光心到參考平面的距離L以及投影系統的等效焦距d；

其中，所述第一預設公式為：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述系統參數，對所述投影儀所投影的條紋進行校正，包括：

通過所述投影儀生成等周期的正弦圖；

根據所述系統參數，確定坐標x和坐標y之間的關系；

基于所述坐標x和坐標y之間的關系，對所述等周期的正弦圖進行變換，得到校正后的相移圖，作為所述第一相移圖。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述第二相移圖進行相位解調、相位解包裹、高度映射處理，得到深度圖，包括：

根據第二預設公式對所述第二相移圖進行相位解調處理，得到主相位；

對所述主相位進行相位解包裹處理，得到展開相位；

根據所述展開相位及第三預設公式，計算得到物體表面的高度值，將所述高度值的集合作為所述深度圖；

其中，所述第二預設公式為：

其中，I_B(x,y)為跟所投相移條紋無關的背景光強，I_R(x,y)為被測點(x，y)對投影光的反射光強，為被測點(x，y)對投影光的調制相位值，公式中的0，π/2,π,3π/2指四次相移的初始相位值；I₁(x,y),I₁(x,y),I₃(x,y),I₄(x,y)指相機所拍得的相位調制之后的物體圖像，即第二相移圖；

所述第三預設公式為：

其中，P是周期，也是常量，β為投影光線入射角，ΔΦ為展開相位。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據第二預設公式對所述第二相移圖進行相位解調處理，得到主相位，包括：

根據所述第二相移圖及所述第二預設公式，計算點對坐標(x，y)對應的光柵條紋的調制相位；

將所述調制相位作為所述主相位。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述對所述主相位進行相位解包裹處理，得到展開相位，包括：

基于所述主相位，構造泊松方程；

利用離散傅里葉變換求解所述泊松方程得到解包裹之后的展開相位。

6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據所述深度圖對所述待掃描物體進行三維重建，包括：

基于所述深度圖，得到所述物體的三維點云；所述三維點云的三維坐標對應于所述多組點對坐標及其對應的高度值；

根據所述三維點云，進行所述待掃描物體的三維重建。