[发明专利]基于线结构光和图像信息的真实尺度三维重建系统及方法在审
申请号: | 201711462381.5 | 申请日: | 2017-12-28 |
公开(公告)号: | CN108010125A | 公开(公告)日: | 2018-05-08 |
发明(设计)人: | 宋宗玺;李宝鹏;雷浩;孙忠涵;淡丽军;王峰涛;高伟;樊学武 | 申请(专利权)人: | 中国科学院西安光学精密机械研究所 |
主分类号: | G06T17/00 | 分类号: | G06T17/00;G06T7/73 |
代理公司: | 西安智邦专利商标代理有限公司 61211 | 代理人: | 陈广民 |
地址: | 710119 陕西省西*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 结构 光和 图像 信息 真实 尺度 三维重建 系统 方法 | ||
1.一种基于线结构光和图像信息的真实尺度三维重建系统,其特征在于:包括线结构光发生器和单目相机;所述线结构光发生器用于发出多条线结构光,多条线结构光在待测物体表面生成具有至少两个光线交点的交线图;所述单目相机用于采集待测物体的多视角图像。
2.根据权利要求1所述的基于线结构光和图像信息的真实尺度三维重建系统,其特征在于:所述线结构光发生器包括多个发生单元,所述发生单元包括激光器和柱面棱镜,所述激光器发出的激光光束斜入射柱面棱镜后发散生成线结构光。
3.根据权利要求2所述的基于线结构光和图像信息的真实尺度三维重建系统,其特征在于:所述线结构光发生器中发生单元的数量为四个,其中两个发生单元产生竖直光平面,另外两个发生单元产生水平光平面;两个竖直光平面与两个水平光平面共同在待测物体表面生成“井”字型交线图。
4.一种基于线结构光和图像信息的真实尺度三维重建方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)搭建由线结构光发生器和单目相机构成的三维重建系统;
2)线结构光发生器发出多条线结构光,多条线结构光在待测物体表面生成交线图,所述交线图中具有至少两个光线交点;
3)标定线结构光发生器与单目相机之间的距离和角度信息;
4)控制三维重建系统与待测物体之间产生相对运动,使单目相机拍摄得到待测物体在不同方位和角度的图像;
5)基于步骤4)拍摄的多视角图像求解得到归一化三维重建模型;
6)识别交线图中的光线信息,根据步骤3)标定的线结构光发生器与单目相机之间的关系解算得到交线图中多个光线交点的三维坐标M;
7)进行目标匹配,根据投影关系,计算确定光线交点在图像上的像素位置以及所述像素位置在归一化三维重建模型上的对应点坐标M′;
8)根据步骤6)和步骤7)中获得的两组坐标的对应关系得到尺度系数;
9)将步骤5)中的归一化三维重建模型乘以步骤8)中的尺度系数得到真实尺度三维重建模型。
5.根据权利要求4所述的基于线结构光和图像信息的真实尺度三维重建方法,其特征在于:步骤1)中的线结构光发生器包括多个发生单元,所述发生单元包括激光器和柱面棱镜,所述激光器发出的激光光束斜入射柱面棱镜后发散生成线结构光。
6.根据权利要求4或5所述的基于线结构光和图像信息的真实尺度三维重建方法,其特征在于:步骤2)中的线结构光的数量为四条,其中两条线结构光产生竖直光平面,另外两条线结构光产生水平光平面;两个竖直光平面与两个水平光平面共同在待测物体表面生成“井”字型交线图。
7.根据权利要求6所述的基于线结构光和图像信息的真实尺度三维重建方法,其特征在于:步骤3)还包括调整单目相机的步骤,调整单目相机与线结构光发生器之间的距离和角度,使得线结构光产生的光线靠近单目相机的中心位置,然后标定调整后的线结构光发生器与单目相机之间的距离和角度信息。
8.根据权利要求7所述的基于线结构光和图像信息的真实尺度三维重建方法,其特征在于:步骤4)中拍摄的相邻两幅图像之间的旋转角度小于5°。
9.根据权利要求8所述的基于线结构光和图像信息的真实尺度三维重建方法,其特征在于:步骤5)中求解归一化三维重建模型的方法包括以下步骤:
5.1)提取特征点,并进行特征点匹配;
5.2)在已知单目相机内参的情况下,求解单目相机与待测物体之间的相对运动参数,得到稀疏的三维重建模型;
5.3)利用面片法得到稠密的归一化三维重建模型。
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