[發(fā)明專利]一種薄物體快速三維重建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811147802.X
• 申請(qǐng)日: 2018-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN109360267B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐羊元;時(shí)嶺;徐松柏;楊靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州藍(lán)芯科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00;G06T7/50;G06T3/60
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種薄物體快速三維重建方法，其特征在于，該方法為：

將待重建的薄物體固定在帶有標(biāo)記點(diǎn)的底座上，通過深度相機(jī)采集深度圖像和彩色圖像，識(shí)別標(biāo)記點(diǎn)，便得到變換矩陣，根據(jù)變換矩陣對(duì)待重建物體的點(diǎn)云進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，最后對(duì)變換后物體兩個(gè)視角的點(diǎn)云進(jìn)行拼接，從而完成對(duì)試樣的三維重建；

其中，該方法包括如下步驟：

(1)將待三維重建的試樣固定在帶有標(biāo)記點(diǎn)的底座上，所述底座正面與背面的形狀完全相同；

(2)利用深度相機(jī)采集包含底座和試樣的第一個(gè)視角的彩色圖像和深度圖像，并結(jié)合相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，轉(zhuǎn)換成點(diǎn)云；

(3)根據(jù)彩色圖像，檢測(cè)底座中的標(biāo)記點(diǎn)，所述底座上的標(biāo)記點(diǎn)記為(p₀,p₁,p₂,p₃)；

(4)旋轉(zhuǎn)底座重復(fù)步驟(2)-步驟(3)，獲取第二個(gè)視角的點(diǎn)云與標(biāo)記點(diǎn)；

(5)利用步驟(3)和步驟(4)中檢測(cè)到的標(biāo)記點(diǎn)分別計(jì)算兩個(gè)視角的變換矩陣T₁,T₂；通過變換矩陣將底座正面和背面都旋轉(zhuǎn)至與xoy平面平行，且將底座的中心平移至相機(jī)坐標(biāo)系的原點(diǎn)；其中兩個(gè)視角的變換矩陣求取過程如下：

通過計(jì)算底座第一個(gè)視角的中心點(diǎn)坐標(biāo)(x_c,y_c,z_c)，從而得到底座正面S₁的中心點(diǎn)與原點(diǎn)相對(duì)距離，即得到平移向量t；

底座正面S₁的中心點(diǎn)的坐標(biāo)為：

(x_c,y_c,z_c)＝(p₅+p₆)/2?????????????????????????????(2)

其中：p₅為標(biāo)記點(diǎn)p₀,p₁兩點(diǎn)的中心，有p₅＝(p₀+p₁)/2；

p₆為標(biāo)記點(diǎn)p₂,p₃兩點(diǎn)的中心，有p₆＝(p₂+p₃)/2；

將底座的正面S₁旋轉(zhuǎn)至與xoy平面平行，所以旋轉(zhuǎn)矩陣R如式(3)所示：

其中，r₃＝[a,b,c]；向量[a,b,c]為S₁所在平面的法向量；

r₁＝(p₅-p₆).normalized()；

r₂＝r₃.cross(r₁)；

所以底座第一個(gè)視角的變換矩陣如下公式所示：

同理，獲得底座第二個(gè)視角的變換矩陣T₂；

(6)利用變換矩陣T₁,T₂分別對(duì)試樣兩個(gè)視角的點(diǎn)云進(jìn)行坐標(biāo)變換，并將試樣第二視角的點(diǎn)云通過變換矩陣T₃，使其繞Y軸旋轉(zhuǎn)180°后再沿Z軸平移與底座厚度相同單位的數(shù)值，最后將變換后的點(diǎn)云進(jìn)行拼接即完成試樣的三維重建。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄物體快速三維重建方法，其特征在于，所述步驟(6)具體如下：

試樣的三維重建模型具體為：

C＝T₁*C₁+T₃*T₂*C₂??????????????(5)

T₃如公式(6)所示：

其中l(wèi)為底座厚度；C為重建后點(diǎn)云，C₁,C₂分別為重建前試樣正面與背面的點(diǎn)云。