[发明专利]复杂颜色表面物体的三维重建方法和系统

说明书

本发明涉及一种复杂颜色表面物体的三维重建方法、装置、计算机设备、存储介质和系统，该方法包括：控制摄像装置扫描被测物体的N步相移彩色条纹图；根据N步相移彩色条纹图，计算每个像素点的红色通道的条纹调制度、绿色通道的条纹调制度和蓝色通道的条纹调制度；分别对红色通道的条纹调制度、绿色通道的条纹调制度和蓝色通道的条纹调制度进行归一化处理，得到N步相移彩色条纹图各像素点的红色通道的权重系数、绿色通道的权重系数和蓝色通道的权重系数；根据红色通道的权重系数、绿色通道的权重系数和蓝色通道的权重系数，将各N步相移彩色条纹图转换为灰度条纹图像。该方法充分利用各通道的强度信息，有效减小了噪声对亮度转换效率的影响。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种复杂颜色表面物体的三维重建方法、装置、计算机设备、存储介质和系统。

背景技术

随着现代科技的不断发展以及基本制造工艺的不断提高，越来越多的方面对建模有着持续性增长的需求。基于计算机视觉的三维立体重建技术作为一种崭新的实用技术，有效改善了纯手工建模方法的低精度问题。三维立体重建，是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型。三维重建技术被广泛应用于文物鉴定，医学检测和虚拟现实等领域。

立体三维重建主要包括数据获取、预处理、特征分析、点云拼接、表面重建等步骤，其中点云数据的获取是在三维重建过程中至关重要的部分。投影结构光三维测量系统是一种非接触式的点云数据获取设备，该系统一般由两个CCD摄像机和一个DLP投影仪组成，测量时使用投影仪向被测物体投射一组光强呈余弦分布的条纹图像，并使用摄像机同时拍摄经被测物体表面调制而变形的条纹图像；然后利用拍摄得到的条纹图像，根据相位计算方法得到条纹图像的绝对相位值；最后根据预先标定的系统参数或相位—高度映射关系从绝对相位值计算出被测物体表面的三维点云数据。

彩色工业相机采集的彩色条纹图需要转换成灰度条纹图，也即条纹图像的灰度化处理。传统图像的灰度化处理方法是按照CIE标准色度学系统中依据人眼视觉特性分别赋予红色、绿色、蓝色三通道固定的权重系数。

传统固定权重的图像灰度化处理方法是根据人眼的视觉特性以固定权重比例对RGB三通道的强度进行灰度转换的，而通过传统固定权重的彩色-灰度转换方法并没有考虑物体本身的颜色差异。比如采集一个物体蓝色部分比较多，获取的彩色图像中B分量的值比较大，R和G分量很小。如果采用传统方法，由于B通道的权重系数是0.114，该通道的强度信息将会被抑制，最终得到的灰度值会很小，以致转换后的灰度条纹图像对比度非常低，从而降低灰度条纹图进行相位重建时的抗噪声能力，严重影响物体的三维重建效果。

发明内容

基于此，有必要针对固定权重系统的图像灰度化处理导致的无法充分利用各通道的强度信息和相位抗噪声能力下降的问题，提供一种复杂颜色表面物体的三维重建方法、装置、计算机设备、存储介质和系统。

一种复杂颜色表面物体的三维重建方法，包括：

控制摄像装置扫描被测物体的N步相移彩色条纹图；

根据所述N步相移彩色条纹图，计算每个像素点的红色通道的条纹调制度、绿色通道的条纹调制度和蓝色通道的条纹调制度；

分别对所述红色通道的条纹调制度、绿色通道的条纹调制度和蓝色通道的条纹调制度进行归一化处理，得到所述N步相移彩色条纹图各像素点的红色通道的权重系数、绿色通道的权重系数和蓝色通道的权重系数；

根据所述红色通道的权重系数、绿色通道的权重系数和蓝色通道的权重系数，将各所述N步相移彩色条纹图转换为灰度条纹图像；

基于N步相移最小二乘相位求解方法，得到所述灰度图像的相位值；

根据所述相位值计算出被测物体表面的深度数据以进行三维重建。

一种复杂颜色表面物体的三维重建装置，包括：