[發明專利]一種基于特殊復合平面鏡虛像成像的三維重建裝置和方法

有效

• 申請號: 202110407950.6
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113223135B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 王嘉輝;楊上玄;郭祥;勞子健;蔡志崗;江灝;張佰君
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06T15/04
• 分類號: G06T15/04;G06T15/00;G06T7/80
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種基于特殊復合平面鏡虛像成像的三維重建裝置，其特征在于，包括相機設備和標定-成像聯合器件，其中：

所述相機設備獲取視場深度圖；

所述標定-成像聯合器件其表面設置有鍍銀的鏡面區域、漫反射區域和定位標識圖像，所述鏡面區域與漫反射區域位于同一平面上；

所述相機設備通過標定-成像聯合器件的反射，獲取不在所述相機設備視場范圍內的目標物的深度圖。

2.根據權利要求1所述的基于特殊復合平面鏡虛像成像的三維重建裝置，其特征在于，所述相機設備為拍攝多視角二維圖片的硬件設備或深度相機系統。

3.根據權利要求1所述的基于特殊復合平面鏡虛像成像的三維重建裝置，其特征在于，所述標定-成像聯合器件的漫反射區域上設置有高紋理密度圖樣。

4.根據權利要求1所述的基于特殊復合平面鏡虛像成像的三維重建裝置，其特征在于，所述定位標識圖像設置于所述標定-成像聯合器件的四個頂角，所述定位標識圖像用于算法辨識該定位標識圖像在標定-成像聯合器件的方向，從而得到目標區域。

5.根據權利要求1所述的基于特殊復合平面鏡虛像成像的三維重建裝置，其特征在于，所述標定-成像聯合器件采用完整的玻璃底鍍銀鏡面，再將完整鏡面按照設計掩膜將漫反射區域處的金屬銀剝離，隨后在玻璃表面加工處理形成等厚度的粗糙表面而成，其中鍍銀層厚度在亞微米量級。

6.一種基于特殊復合平面鏡虛像成像的三維重建方法，其特征在于，所述方法基于權利要求1至5任一項所述的基于特殊復合平面鏡虛像成像的三維重建裝置，包括以下步驟：

S1：相機設備通過標定-成像聯合器件的反射獲取不在所述相機設備視場范圍內的目標物的深度圖，構建三維點云；

S2：根據相機設備獲取的二維圖片數據，通過檢測圖片中定位標識圖像，框選出標定-成像聯合器件的鏡面區域；

S3：根據S2得到的鏡面區域，將三維點云中分離得到漫反射區域部分的點云，為漫反射平面點云；

S4：將漫反射平面點云根據線性擬合方法得到平面表達式的參數；

S5：按照平面表達式分離出三維點云來源于鏡面虛像的部分，將虛像部分進行鏡面翻轉，重建完成。

7.根據權利要求6所述的基于特殊復合平面鏡虛像成像的三維重建方法，其特征在于，步驟S1中所述相機設備獲取目標物的深度圖時，保證所述標定-成像聯合器件的漫反射區域能夠被相機設備的視場內清晰看見。

8.根據權利要求7所述的基于特殊復合平面鏡虛像成像的三維重建方法，其特征在于，步驟S2中檢測圖片中定位標識圖像，具體為：

求得定位標識圖像位置和解算其相對平面位置，采取以下步驟：

轉化主視角二維彩色圖片為灰度圖；

閾值法二值化圖片；

對圖片進行邊緣提取，得到連通域；

根據連通域的比例和相對位置確定定位標識圖像的連通域；

提取標識圖形內的圖案，根據連通域的中心位置與內部連通域的質心坐標相對位置差異解算出該標識圖形所在頂角；

得到至少三個以上定位標識圖像位置，即可將平面所在區域的像素坐標區間求得。

9.根據權利要求7所述的基于特殊復合平面鏡虛像成像的三維重建方法，其特征在于，步驟S3中將三維點云中分離得到漫反射區域部分的點云，具體為：

根據S2中的平面鏡位置像素坐標區間，映射到主視角的三維點云坐標上，分割出標定-成像聯合器件所在位置；

根據點云散點Z軸坐標值聚類，分離三維點云中的虛像點云和漫反射平面點云。

10.根據權利要求9所述的基于特殊復合平面鏡虛像成像的三維重建方法，其特征在于，步驟S4中采用隨機一致性采樣法進行線性擬合。