[发明专利]一种物体三维模型构建方法

权利要求书

1.一种物体三维模型构建方法，其特征在于，包括：

第一摄像装置和第二摄像装置以不同角度对物体同时拍摄，获得物体图像，分别描述为第一图像和第二图像；

在图像中提取特征点，包括：对于图像中像素，若在该像素预设邻域内，像素值满足第一预设条件的像素的数量满足第二预设条件，则将该像素定义为特征点；

为所述特征点构建描述子，所述特征点的描述子为由所述特征点在各层卷积方向图中对应像素的值构成的向量；

在所述第一图像和所述第二图像中，根据所述特征点的描述子寻找出相匹配的特征点，建立匹配关系得到视差图；

利用所述视差图、所述第一摄像装置或所述第二摄像装置的内参数和外参数，获得所述特征点对应空间点的空间位置，以构建物体三维模型。

2.根据权利要求1所述的物体三维模型构建方法，其特征在于，所述在图像中提取特征点还包括：

利用Harris响应函数计算各所述关键点对应的响应值，按照响应值大小从大到小对各所述关键点排序，取前N个关键点作为最终的关键点集合。

3.根据权利要求1所述的物体三维模型构建方法，其特征在于，所述为所述特征点构建描述子包括：

对拍摄的图像分别沿x方向和y方向求梯度，得到梯度图；

将每对梯度图对平面内多个方向进行投影，对每对梯度图计算梯度方向图；

对得到的所述梯度方向图进行至少三种不同高斯核的卷积运算，得到卷积方向图；

根据得到的所述卷积方向图为所述特征点构建描述子。

4.根据权利要求3所述的物体三维模型构建方法，其特征在于，所述将每对梯度图对平面内多个方向进行投影，对每对梯度图计算梯度方向图包括：

基于计算得到的梯度图dx和dy，根据计算式dxcosθ₁+dysinθ₂计算梯度方向图，其中T表示计算T个方向梯度图，T为正整数，i＝0,1,…,T-1。

5.根据权利要求4所述的物体三维模型构建方法，其特征在于，对每对梯度图计算平面内8个方向的梯度方向图；

对得到的所述梯度方向图进行三种不同高斯核的卷积运算，得到24个卷积方向图，表示为其中，高斯核表示为j＝0,1,2，Q＝3。

6.根据权利要求1所述的物体三维模型构建方法，其特征在于，所述利用所述视差图、所述第一摄像装置或所述第二摄像装置的内参数和外参数，获得所述特征点对应空间点的空间位置包括：

利用相似三角形性质，由所述视差图计算所述特征点对应空间点的深度；

基于第一摄像装置的内参数、外参数以及计算得到的特征点深度，计算所述特征点对应空间点的空间位置。

7.根据权利要求1-6任一项所述的物体三维模型构建方法，其特征在于，所述在所述第一图像和所述第二图像中，根据所述特征点的描述子寻找出相匹配的特征点包括：

对于第一图像中每一特征点，在第二图像中搜索匹配特征点，计算两图像中搜索出的匹配特征点的描述子之间的欧式距离，当欧式距离小于第一阈值时匹配成功。

8.根据权利要求7所述的物体三维模型构建方法，其特征在于，所述在所述第一图像和所述第二图像中，根据所述特征点的描述子寻找出相匹配的特征点还包括：利用约束条件对匹配成功的所述特征点进行筛选，剔除不满足约束条件的特征点。

9.根据权利要求8所述的物体三维模型构建方法，其特征在于，所述约束条件包括：

唯一性约束条件，具体为：由所述第一图像匹配所述第二图像得到第一视差图，由所述第二图像匹配所述第一图像得到第二视差图，同一像素匹配后在两视差图中的误差不超过预设误差允许范围；

或/和顺序一致性约束条件，具体为：若所述第一图像中像素(u₀，v₀)匹配所述第二图像中像素(u，v)，当所述第一图像中像素(u₀+1，v₀)匹配所述第二图像时，匹配位置不能出现在像素(u，v)左边；

或/和视差连续性约束条件，具体为：在视差图中像素(u₀，v₀)的视差与其邻域内各像素视差的差值不能超过第二阈值。

10.根据权利要求8所述的物体三维模型构建方法，其特征在于，在所述利用约束条件对匹配成功的所述特征点进行筛选，剔除不满足约束条件的特征点之后还包括：

在预设界定范围内，对不满足约束条件的特征点进行重匹配，若在所述预设界定范围内无法找到匹配点，则利用线性插值法在得到的所述视差图中构建其对应位置的视差。