[發明專利]一種多臺Xtion傳感器協同掃描的三維重建系統及方法

在審

• 申請號: 201811024413.8
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109300153A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 余雷;徐浩楠;張永舉;李長頔;侯君怡;張偉;龔申健;王新志;劉景雯
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G06T7/55
• 分類號: G06T7/55;G06T7/80;G06T17/00
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙) 32251
• 代理人: 陸金星

本發明公開了一種多臺Xtion傳感器協同掃描的三維重建系統及方法，該系統包括支架、設于支架上的旋轉平臺以及從下到上沿豎直方向設于旋轉平臺上的第一Xtion傳感器、第二Xtion傳感器和第三Xtion傳感器，所述旋轉平臺經一轉動機構設置在支架上；所述第一Xtion傳感器配置有第一控制器，所述第二Xtion傳感器配置有第二控制器，所述第三Xtion傳感器配置有第三控制器，所述第一控制器、第二控制器和第三控制器中有且僅有一個被設置為主機，該主機與轉動機構相連接；所述第一、二控制器和第三控制器與一計算機數據連接。本發明能夠解決當前三維重建系統在重建復雜大場景的時候容易陷入內存的問題和重建模型漂移的問題。

技術領域

本發明涉及三維重建技術領域，具體涉及一種多臺Xtion傳感器協同掃描的三維重建系統及方法。

背景技術

目前，場景及物體的三維重建在人機交互、虛擬現實、游戲電影等諸多領域都有著廣泛的應用。而當前場景及物體的三維建模大多是基于激光掃描的方法。此種方法雖然能獲得較理想的三維建模的效果，但是系統造價昂貴。深度相機(RGB-D相機)的出現，可以說是一場革命性的變革。RGB-D相機能同時獲得彩色圖像和深度圖像，使得三維重建變得容易。但是如何僅使用RGB-D相機獲取圖像序列進行三維重建是計算機視覺一個重要的目標。

基于圖像序列的自動重建系統已有很多研究。基于KinectFusion系統是基于RGB-D相機三維重建的開山之作，首次實現了實時的稠密三維重建。該系統使用TSDF(TruncatedSigned Distance Function)模型不斷融合深度圖像重建三維模型。通過配準當前幀與模型投影獲取的圖像計算位姿，比通過配準當前幀和上一幀計算位姿要更加準確。但是與早期工作類似，KinectFusion系統也存在著明顯的缺陷，比如KinectFusion中使用的TSDF模型將整個待重建的空間劃分成等大小的網格，當重建體積較大，或者網格的空間分辨率較高時很消耗顯存。而且KinectFusion算法沒有回環檢測和回環優化，這也造成當相機移動距離大時，不可避免的會有累積誤差，累積誤差會造成重建場景的漂移。在Kintinuous系統中，TSDF體可以跟隨攝像機的運動進行移動，重建的場景得到看擴展。但是回環地方處理的并不理想，有些地方回環雖然檢測到了，但是兩次重建的并沒有對齊上，造成同一個地方重建的錯開。與Kintinuous系統更關注相機位姿的準確性問題不同，Elasticfuison系統則將重點放在了建圖的準確性上。Elasticfuison系統通過不斷優化重建map的方式來提高重建和位姿估計的精度。雖然Elasticfuison系統重建的模型比較精確，但是Elasticfuison系統適合重建房間大小的場景，當重建較大場景的時候，模型將漂移的比較嚴重。且Elasticfuison系統在手持RGB-D相機掃描重建的時候，相機需平穩的掃描，當發生較大的旋轉掃描或者相機的抖動的時候，重建的模型也漂移比較嚴重?？傊?，目前的三維重建系統在重建復雜大場景的時候，容易陷入內存不足和模型漂移嚴重的情況。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種多臺Xtion傳感器協同掃描的三維重建系統及方法，能夠解決當前三維重建系統在重建復雜大場景的時候容易陷入內存的問題和重建模型漂移的問題。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種多臺Xtion傳感器協同掃描的三維重建系統，包括支架、設于支架上的旋轉平臺以及從下到上沿豎直方向設于旋轉平臺上的第一Xtion傳感器、第二Xtion傳感器和第三Xtion傳感器，所述旋轉平臺經一轉動機構設置在支架上；

所述第一Xtion傳感器配置有第一控制器，所述第二Xtion傳感器配置有第二控制器，所述第三Xtion傳感器配置有第三控制器，所述第一控制器、第二控制器和第三控制器中有且僅有一個被設置為主機，該主機與轉動機構相連接；

所述第一控制器、第二控制器和第三控制器與一計算機數據連接。

上述技術方案中，所述支架為三腳架。