[發明專利]一種不依賴于機械擺放的三維重建加速方法、系統及設備

在審

• 申請號: 202110368059.6
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN112927340A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 劉希龍;秦文翔;顧慶毅;陳夢娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所;中科視捷（南京）科技有限公司
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T7/80;G06F16/245
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

1.一種不依賴于機械擺放的三維重建加速方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取相機任意角度拍攝的被測物體表面的投影圖案；

確定所述投影圖案中每個像素點對應的物點分別在在相機圖像坐標系中的第一坐標數據和投影儀圖像坐標系中的第二坐標數據；其中，所述第一坐標數據為物點在相機歸一化成像平面上對應的像點的坐標數據；所述第二坐標數據為物點在投影儀歸一化成像平面上對應的像點的坐標數據；

根據第二坐標數據、位姿矩陣參數和預設記錄表單參數計算每個像素點對應的物點在相機坐標系中的深度值；其中，所述預設記錄表單參數為第一坐標數據對應的方向向量在投影儀坐標系中的向量數據；

根據所述深度值、第一坐標數據計算得到每個像素點對應的物點在相機坐標系中的三維坐標數據，稱作空間點坐標數據；

利用各個空間點坐標數據形成的三維點云數據進行三維重建。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一坐標數據的確定步驟包括：

通過預設標定法得到相機內參矩陣如下：

其中，K_c是相機內參矩陣，f_cx、f_py、u_c0和v_c0均為相機內參；

根據投影圖案、相機分辨率確定像素點個數和每個物點在相機初始成像平面中對應的像點的初始坐標數據(u_ci,v_ci)；

利用相機內參矩陣中的各參數和各物點初始坐標數據(u_ci,v_ci)計算得到各物點在相機歸一化成像平面中對應的像點的坐標數據，即第一坐標數據，計算公式如下：

其中，u_ci是像素點在相機像素坐標系中的列坐標，v_ci是像素點在相機像素坐標系中的行坐標，x_c1i是第一坐標數據中的列坐標，y_c1i是第一坐標數據中的行坐標，i＝1、2、3…N，N為投影圖案中像素點的個數，i為每個像素點的標記，下標1表征該坐標是在歸一化成像平面的坐標。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二坐標數據的確定步驟包括：

通過預設標定法得到投影儀內參矩陣如下：

其中，K_p是投影儀內參矩陣，f_px、f_py、u_p0和v_p0均為投影儀內參；

根據投影圖案的圖像序列和預設解碼規則確定每個物點在投影儀初始成像平面中對應的像點的初始坐標數據(u_pi,v_pi)；

利用投影儀內參矩陣中的各參數和各像素點的初始坐標數據(u_pi,v_pi)計算得到各物點在投影儀歸一化成像平面中對應的像點的坐標數據，即第二坐標數據，計算公式如下：

其中，u_pi是像素點在投影儀像素坐標系中的列坐標，v_pi是像素點在投影儀像素坐標系中的行坐標，x_p1i是第二坐標數據中的列坐標，y_p1i是第二坐標數據中的行坐標，i＝1、2、3…N，N為投影圖案中像素點的個數，i為每個像素點的標記，下標1表征該坐標是在歸一化成像平面的坐標。