[發(fā)明專利]基于單個圖像傳感器及在可見光譜中的結(jié)構(gòu)光圖案擷取圖像及相關(guān)三維模型的方法及裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910228496.0 | 申請日： | 2019-03-25 |
| 公開（公告）號： | CN110298874B | 公開（公告）日： | 2023-10-20 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王康懷;G·C·威爾遜;M·A·哈德利 | 申請（專利權(quán)）人： | 卡普索影像公司 |
| 主分類號： | G06T7/521 | 分類號： | G06T7/521;G06T7/586 |
| 代理公司： | 北京戈程知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314 | 代理人： | 程偉;王錦陽 |
| 地址： | 美國加利*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 單個 圖像傳感器 可見 光譜 中的 結(jié)構(gòu) 圖案 擷取 圖像 相關(guān) 三維 模型 方法 裝置 | ||
本發(fā)明涉及基于單個圖像傳感器及在可見光譜中的結(jié)構(gòu)光圖案擷取圖像及相關(guān)三維模型的方法及裝置。本發(fā)明揭示擷取非結(jié)構(gòu)光圖像及結(jié)構(gòu)光圖像以導(dǎo)出深度信息的方法及裝置。依據(jù)該方法，在調(diào)節(jié)該結(jié)構(gòu)光源以生成在初始強(qiáng)度級的初始結(jié)構(gòu)光的情況下，通過投射在可見光譜中的結(jié)構(gòu)光圖案來擷取在公共圖像平面上所形成的不具有結(jié)構(gòu)光的一個或多個非SL(non?structured light；非結(jié)構(gòu)光)圖像以及一個或多個初始SL(結(jié)構(gòu)光)圖像。基于該非SL圖像及該初始SL圖像評估自一個或多個對象反射的結(jié)構(gòu)光圖案的信號質(zhì)量。若結(jié)構(gòu)光圖案的該信號質(zhì)量低于閾值，則通過自先前級增加該結(jié)構(gòu)光級來擷取下一組SL圖像，直至該結(jié)構(gòu)光圖案的該信號令人滿意。
相關(guān)申請的交叉參考
本發(fā)明與2015年10月16日提交的序列號為14/884,788的美國 專利申請相關(guān)。該美國專利申請整體通過參考包括于此。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及通過用結(jié)構(gòu)光圖案照明對象來擷取圖像及相關(guān)三維模 型。尤其，本發(fā)明涉及針對在非靜態(tài)環(huán)境中且限制為沒有或僅有少量 干擾結(jié)構(gòu)光(structured light；SL)的應(yīng)用的低成本解決方案。
背景技術(shù)
近年來，三維(3D)成像有各種應(yīng)用，例如虛擬-現(xiàn)實(shí)可視化、制 造、機(jī)器視覺、手術(shù)模型、認(rèn)證等。可通過使用常規(guī)相機(jī)以獲得紋理 信息以及獨(dú)立的深度相機(jī)(例如飛行時間相機(jī))以獲得視場中的場景 中的對象的深度信息，從而擷取三維圖像。也可通過使用多個相機(jī)來 擷取三維圖像，其中，常在平面配置中使用多個相機(jī)，以自不同的視 角擷取場景。接著，在多個視圖之間建立點(diǎn)對應(yīng)，以進(jìn)行三維三角剖 分。
已開發(fā)另一種三維成像技術(shù)(即結(jié)構(gòu)光技術(shù))，以通過使用單個相 機(jī)導(dǎo)出場景中的對象的深度或形狀。在結(jié)構(gòu)光(structured light； SL)系統(tǒng)中，常使用一個或多個光源以及投影儀來將一個或多個已知 的幾何圖案投射于場景中的對象上。可使用常規(guī)相機(jī)擷取具有或不具 有該投射圖案的圖像。可使用在具有及不具有該結(jié)構(gòu)光的情況下所擷 取的該圖像導(dǎo)出與場景中的該對象關(guān)聯(lián)的形狀。接著，將該深度或形 狀信息用于常規(guī)圖像(該常規(guī)圖像是在不具有結(jié)構(gòu)光的情況下擷取 的)，以創(chuàng)建該對象的三維紋理模型。該結(jié)構(gòu)光技術(shù)在本領(lǐng)域中是公知 的。例如，在“structured-light 3D surface imaging:atutorial”(Geng,in Advances in optics and photonics,Vol.3,Issue 2,pp. 128-160，March 31,2011)中，說明了使用各種結(jié)構(gòu)光圖案的結(jié)構(gòu)光 技術(shù)并比較相應(yīng)的性能。在另一個例子中，在“3-D Computer Vision Using Structured Light:Design,Calibration andImplementation Issues”(DePiero et al.,Advances in Computers,Volume 43,January 1,1996,pages 243-278)”中說明各種設(shè)計(jì)、校準(zhǔn)及實(shí)施問 題。在2013年7月23日公告的序列號為8,493,496的美國專利中， 揭示用于映射對象的方法及裝置。依據(jù)美國專利8,493,496，以不均勻 圖案布置包含多個微透鏡的透明裝置。光源經(jīng)配置而以光輻射透射該 透明裝置且該微透鏡經(jīng)配置以聚焦該光照射，從而在焦平面形成呈不 均勻圖案的相應(yīng)焦點(diǎn)。圖像傳感器擷取被投射于該對象上的圖案的圖 像，以重構(gòu)該對象的三維映射。該結(jié)構(gòu)光技術(shù)的細(xì)節(jié)在本領(lǐng)域中是公 知的，因此這里不重復(fù)該些細(xì)節(jié)。
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