[發明專利]基于紅外微偏振片陣列的雙目立體視覺三維重建系統及方法

有效

• 申請號: 201910740465.3
• 申請日: 2019-08-12
• 公開（公告）號: CN112396687B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 趙永強;李磊磊;李寧
• 申請（專利權）人: 西北工業大學深圳研究院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/80;G06T7/30
• 代理公司: 西安佳士成專利代理事務所合伙企業(普通合伙) 61243
• 代理人: 李東京

本發明公開了一種基于紅外微偏振片陣列的雙目立體視覺三維重建系統及方法，其利用瞬時視場誤差偏振信息增加圖像匹配的細節信息。本發明的方法包含如下步驟：(1)：用紅外微偏振片陣列雙目相機獲取實時偏振圖像數據；(2)：用紅外微偏振片陣列雙目相機分別對紅外標定板進行圖像對采集；(3)：對步驟(2)得到的數據進行預處理；(4)：分別對瞬時視場誤差偏振度ρsubgt;IFOVE/subgt;圖像和瞬時視場誤差Ssubgt;0IFOVE/subgt;圖像進行像素級融合；步驟(5)：采用基于區域的立體匹配算法對左右相機處理后的融合圖像進行立體匹配；(6)：利用得到的是視差圖和標定好的相機參數，然后利用網格對三維重建結果進行優化，通過紋理映射技術顯示三維模型紋理。

技術領域

本發明屬于計算機視覺和偏振光學技術領域，涉及一種引入紅外微偏振片陣列瞬時視場誤差的雙目立體視覺三維重建方法。

背景技術

雙目立體視覺是計算機視覺中的一個重要分支。雙目立體視覺利用一個能進行平移運動的相機，或者是兩個擺放在不同位置的相機來模擬人眼，通過相機獲取三維物體不同位置角度的兩幅二維圖像。雙目立體視覺通過計算三維空間中一點在兩個相機焦平面上像點的位置偏差，計算出空間點的三維坐標值，進而實現物體的三維重建。與其他獲取物體三維信息的方法相比，雙目立體視覺技術直接模擬人眼，系統更加簡單可靠，因而在多個領域有著廣泛的應用。

目前，雙目立體視覺技術的研究和應用主要集中在可見光波段。受成像器件的限制，可見光波段的雙目立體視覺系統只能應用在白天或者有主動可見光光源的場景。而在沒有可見光照的情況下，可見光波段的雙目立體視覺系統就不再起作用。因此極大的限制了雙目立體視覺的應用范圍。任何物體當溫度高于絕對零度的時候，都會向外界發射紅外輻射，且物體溫度越高，輻射越強。紅外相機正是利用紅外探測器件接受物體發出的紅外輻射，經過轉化，將不可見的紅外輻射轉變成可見的圖像。然而紅外圖像噪聲大、紋理信息和細節信息缺失嚴重，導致雙目立體匹配算法效果不理想。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提出一種引入紅外微偏振片陣列瞬時視場誤差的雙目立體視覺三維重建系統及方法，利用瞬時視場誤差偏振信息增加圖像匹配的細節信息。以解決現有技術中存在的紅外雙目立體視覺在匹配過程中存在的細節信息嚴重缺失問題。

為了達到上述目的，本發明公開的方法采用以下技術方案予以實現：

基于紅外微偏振片陣列的雙目立體視覺三維重建方法，其特征在于，包含如下步驟：

步驟(1)：用紅外微偏振片陣列雙目相機獲取實時偏振圖像數據，I₀、I₄₅、I₉₀、I₁₃₅分別表示0°偏振像素值、45°偏振像素值、90°偏振像素值和135°偏振像素值，(i,j)表示像素位置；

步驟(2)：用紅外微偏振片陣列雙目相機分別對紅外標定板進行圖像對采集，左右相機各采集15組，然后標定，解算出相機的內外參數；

步驟(3)：對步驟(2)得到的數據進行預處理；

步驟(4)：分別對步驟(3)紅外微偏振片陣列雙目相機得到的去噪后的瞬時視場誤差偏振度ρ_IFOVE圖像和瞬時視場誤差S_0IFOVE圖像進行像素級融合，得到融合后的圖像；

步驟(5)：采用基于區域的立體匹配算法對左右相機處理后的融合圖像進行立體匹配，然后通過視差可靠性檢測得到物體更加準確的視差圖；

步驟(6)：利用得到的是視差圖和標定好的相機參數，然后利用網格對三維重建結果進行優化，通過紋理映射技術顯示三維模型紋理，使得重建效果更加準確。

作為本發明公開的方法的一種優選實施方式：所述步驟(3)包含如下數據處理流程：