[發(fā)明專利]一種由螺旋采樣光場(chǎng)數(shù)據(jù)重建三維物體的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010766903.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN111932648B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉暢;邱鈞;楊平;趙星;劉天藝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué);首都師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T11/00
• 分類號(hào): G06T11/00;G06T7/557
• 代理公司: 北京匯智勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11346
• 代理人: 石輝;趙立軍

1.一種由螺旋采樣光場(chǎng)數(shù)據(jù)重建三維物體的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，將螺旋采樣光場(chǎng)數(shù)據(jù)表示為L(zhǎng)_s(x,y,Φ)，其具體包括：通過相機(jī)采集螺旋采樣光場(chǎng)數(shù)據(jù)，其中，為螺旋角度，表示在第k層下的旋轉(zhuǎn)角度，x為相機(jī)的探測(cè)器平面在世界坐標(biāo)系中的橫坐標(biāo)，y為相機(jī)的探測(cè)器平面在世界坐標(biāo)系中的縱坐標(biāo)；

步驟2，建立物點(diǎn)在螺旋采樣光場(chǎng)下的理想軌跡方程；

步驟3，進(jìn)行亞光圈區(qū)域匹配，并追蹤匹配點(diǎn)在螺旋采樣光場(chǎng)數(shù)據(jù)中的軌跡；

步驟4，對(duì)軌跡進(jìn)行參數(shù)擬合，得到匹配點(diǎn)的三維坐標(biāo)，以重構(gòu)三維物體；所述世界坐標(biāo)系O_w-X_wY_wZ_w到相機(jī)坐標(biāo)系O_c-X_cY_cZ_c之間的變換關(guān)系包括世界坐標(biāo)系O_w到相機(jī)坐標(biāo)系O_c的平移變換向量t＝(t_x,t_y,t_z)^T，所述步驟2建立得到的理想軌跡方程表示為：

式中，f表示相機(jī)的焦距,s表示螺旋采樣光場(chǎng)數(shù)據(jù)的螺距，(x_w,y_w,z_w)是世界坐標(biāo)系O_wX_wY_wZ_w的點(diǎn)坐標(biāo)，(x_c,y_c,z_c)是相機(jī)坐標(biāo)系O_cX_cY_cZ_c的點(diǎn)坐標(biāo)；所述理想軌跡方程依據(jù)螺旋采樣光場(chǎng)數(shù)據(jù)的幾何模型得到，該幾何模型包括：

世界坐標(biāo)系O_w-X_wY_wZ_w到相機(jī)坐標(biāo)系O_c-X_cY_cZ_c之間的變換關(guān)系，其表示為式(5)：

式(5)中，相機(jī)坐標(biāo)系O_c-X_cY_cZ_c到圖像坐標(biāo)系O-XY之間的變換關(guān)系，其表示為式(7)：

所述步驟3具體包括：

步驟31，定義亞光圈區(qū)域的匹配代價(jià)函數(shù)，其具體包括：

將步驟1建立得到的螺旋采樣光場(chǎng)數(shù)據(jù)L(x,y,φ)的坐標(biāo)像素化，對(duì)于k＝m,處的視圖L_m,n(x,y)，其螺旋角度k表示相機(jī)P旋轉(zhuǎn)的層數(shù),表示旋轉(zhuǎn)角度，為旋轉(zhuǎn)角度的采樣間隔，m為相機(jī)P旋轉(zhuǎn)的層數(shù)k的編號(hào)，n為旋轉(zhuǎn)角度的編號(hào)；

通過式(9)表示的匹配代價(jià)函數(shù)尋找像素點(diǎn)(x,y)對(duì)應(yīng)物點(diǎn)Q(x_w,y_w,z_w)的匹配點(diǎn)：

E(s,t)＝∑_{(x′,y′)∈W(x,y)}‖L_m,n(x′,y′)-L_m′,n′(x′+sΔx,y′+tΔy)‖??(9)

式(9)中，E(s,t)表示一視圖L_m,n(x′,y′)中的像素點(diǎn)(x′,y′)與另一視圖L_m′,n′(x′+sΔx,y′+tΔy)中的像素點(diǎn)(x′+sΔx,y′+tΔy)之間的匹配代價(jià)，視圖L_m,n(x′,y′)中，m為相機(jī)P旋轉(zhuǎn)的層數(shù)k的編號(hào)，n為旋轉(zhuǎn)角度的編號(hào)，僅螺旋角度s表示x的視差，t表示y的視差，為旋轉(zhuǎn)角度的采樣間隔；

步驟32，通過式(9)追蹤像素點(diǎn)(x,y)對(duì)應(yīng)的所有匹配點(diǎn)；

所述步驟4具體包括：

由公式(8)消去z_c可得式(12)和(13)：

物點(diǎn)Q(x_w,y_w,z_w)在不同旋轉(zhuǎn)角度φ下所對(duì)應(yīng)的不同的坐標(biāo)(x_i,y_i),i＝1,2,…,I，利用集合A對(duì)應(yīng)的I個(gè)離散匹配點(diǎn)，采用最小二乘法擬合公式(12)和(13)，求得匹配點(diǎn)的三維坐標(biāo)x_w,y_w和z_w。