[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

本發明提供一種基于單相機的三維重建方法、裝置及系統，涉及三維重建技術領域，其中，基于單相機的三維重建方法包括：獲取單目系統的系統參數，單目系統包括投影儀和相機；根據系統參數，對投影儀所投影的條紋進行校正，以使投影儀投影校正后的第一相移圖；接收通過相機所采集的由第一相移圖經過待掃描物體調制得到的第二相移圖；對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；根據深度圖對待掃描物體進行三維重建。本發明通過獲取標定的單目系統的系統參數，對周期條紋進行校正，以使后續通過高度映射得到高精度的高度值，解決現有技術中相機景深小且高度方向上無法滿足高精度要求的問題。

技術領域

本發明涉及三維重建技術領域，尤其是涉及一種基于單相機的三維重建方法、裝置及系統。

背景技術

三維重建是指對三維物體建立適合計算機表示和處理的數學模型，是在計算機環境下對其進行處理、操作和分析其性質的基礎,也是在計算機中建立表達客觀世界的虛擬現實的關鍵技術。

在計算機視覺中,三維重建是指根據單視圖或者多視圖的圖像重建三維信息的過程。由于單視頻的信息不完全，因此三維重建需要利用經驗知識。而多視圖的三維重建(類似人的雙目定位)相對比較容易,其方法是先對攝像機進行標定,即計算出攝像機的圖象坐標系與世界坐標系的關系，然后利用多個二維圖象中的信息重建出三維信息。

現有的三維重建過程中，單目系統主要由相機和投影儀組成，投影儀主要是投射相移圖，相機主要是采集經物體表面調制的相移圖。系統結構是投影儀傾斜放置、相機豎直放置，導致投影儀投射等周期條紋后，相機拍到的條紋不等寬，導致三維重建中相機景深小且高度方向上無法滿足高精度要求。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于單相機的三維重建方法、裝置及系統，能夠解決現有技術中相機景深小且高度方向上無法滿足高精度要求的問題。

第一方面，本發明實施例提供了一種基于單相機的三維重建方法，包括：

獲取單目系統的系統參數；單目系統包括投影儀和相機；

根據系統參數，對投影儀所投影的條紋進行校正，以使投影儀投影校正后的第一相移圖；

接收通過相機所采集的由第一相移圖經過待掃描物體調制得到的第二相移圖；

對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；

根據深度圖對待掃描物體進行三維重建。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，獲取單目系統的系統參數，包括：

獲取由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)；

將多組點對坐標(x，y)代入第一預設公式，計算得到系統參數；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。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，根據系統參數，對投影儀所投影的條紋進行校正，包括：

通過投影儀生成等周期的正弦圖；

根據系統參數，確定坐標x和坐標y之間的關系；

基于坐標x和坐標y之間的關系，對等周期的正弦圖進行變換，得到校正后的相移圖，作為第一相移圖。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，對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第二相移圖進行相位解調處理，得到主相位；

對主相位進行相位解包裹處理，得到展開相位；