[发明专利]三维模型的测量和重建一体化方法及其系统

权利要求书

1.一种三维模型的测量和重建一体化的方法，其特征在于：该方法包括以 下步骤：

1)获取实物样件表面标记点的三维坐标；所述步骤1)是通过单相机光源 随机控制方式来实现的，所述光源随机控制是指光源可以按照给定要求指向任 意方向：

1.1.1)通过相机获取一幅实物样件表面图像；

1.1.2)在获取的图像上交互指定一个二维像素；

1.1.3)自动调整光源方向，使光源在实物样件上投射形成的标记点与指定 的二维像素在实物样件上对应的实际位置重合：所述该步骤自动调整光源方向 采用二分法：

1.1.3.1)设输入的图像坐标对应的三维空间的直线为CP，设O点为在CP上 且在测量空间内距离相机最近的一点，T为距离最远的一点，则输入的图像坐标 在实物样件上的对应位置R必然在OT之间；

1.1.3.2)自动调整光源投射方向LQ使与直线段OT的中点N相交；

1.1.3.3)识别光源在实物样件上投射形成的标记点，根据标记点的图像坐标 与输入像素的坐标判断N点与R点的位置关系；N点与R点的位置关系存在如下三 种情形：1)R点是否与N点重合，2)R点是否在直线段ON内，3)R点是否在直 线段NT内；

1.1.3.4)如果R点与N点重合，则结束光源方向调整；

如果R在直线段ON内，则首先将N点的坐标赋给T，然后重复步骤1.3.3.2) 和1.3.3.3)；

如果R在直线段NT内，则首先将N点的坐标赋值给O，然后重复步骤1.3.3.2) 和1.3.3.3)；

1.1.4)根据指定的二维像素的图像坐标、相机的内外部参数以及光源的位 置和方向计算获得标记点的三维坐标；

2)以三维坐标点为基础交互构建三维模型。

2.根据权利要求1所述的三维模型的测量和重建一体化的方法，其特征在 于：所述标记点是光源在实物样件上投影形成的光点、贴附在实物样件表面的 物理标记点或实物样件上天然存在的特征点。

3.根据权利要求2所述的三维模型的测量和重建一体化的方法，其特征在 于：所述步骤2)的具体实现方式是：

2.1)根据上述步骤1)中所得到的标记点三维坐标构建曲面；

2.2)根据上述步骤1)中所得到的标记点三维坐标构建基本几何体；

2.3)利用上述步骤2.1)构建的曲面构建复杂体素；

2.4)通过曲面、基本几何体以及复杂体素之间的布尔运算形成实物样件的 三维模型。