[发明专利]一种单目偏振三维重建方法

说明书

本发明涉及一种单目偏振三维重建方法，包括以下步骤(a)获取物体的光强图像以及若干不同偏振角度的物体偏振图像；(b)根据所述物体偏振图像得到第一物体表面法线；(c)利用SFS算法，根据所述物体的光强图像得到第二物体表面法线；(d)利用所述第二物体表面法线校正所述第一物体表面法线，得到第三物体表面法线；(e)根据所述第三物体表面法线实现所述三维重建。本发明使用SFS方法得到的物体表面法线用以对由偏振信息得到的表面法线的校正，从而实现单目三维重建，降低了系统结构的复杂度，提高了运算速度。

技术领域

本发明属于光学成像领域，具体涉及一种单目偏振三维重建方法。

背景技术

三维重建是指从反映物体的三维属性的采样数据集中构建出合理的三维自由曲面，为已存在的曲面建立模型的技术。通过三维重建技术，我们可以获取包括结构、纹理、尺度等物体的完整三维信息。随着三维重建技术在计算机视觉、虚拟显示、医疗可视化等领域的广泛应用，人们对于三维重建技术的重建结果的细节信息丰富性和系统结构的简单性的要求越来越高，然而目前的三维重建的方法往往同时满足这两个需求。目前常见的基于二维图像的三维重建的方法有双目立体视觉的三维重建方法，结构光的三维重建方法，双目偏振的三维重建方法等等。但是由于这些三维重建的方法的系统结构复杂，运算时间长，应用距离短，或者重建结果的缺乏细节信息等原因，极大的限制了三维重建的应用范围。因此需要进一步提高三维重建的重建效果，降低结构的复杂度，使更广泛的应用成为可能。

现有的三维重建技术主要是双目偏振三维重建法，该方法基于由相机得到的偏振信息和由Kinect得到的深度信息实现物体表面的三维重建。该方法的重建结果的细节信息较为丰富，在三维重建技术领域有一定的应用。请参见图1，图1为现有技术的一种双目偏振三维重建方法的流程示意图。首先根据Stokes矢量(斯托克斯矢量)的方法由不同角度的偏振图像计算得到物体表面的偏振度，之后计算得到物体表面的入射光的方位角和入射角。由于通过物体表面的偏振图像得到的入射方位角和入射角存在不确定性，所以由偏振信息得到的物体表面法线需要进行校正。因此，为了实现物体表面法线的校正，需要利用Kinect(一种深度传感器)获取的深度信息得到的物体表面法线。校正的方法就是使由偏振信息得到的物体表面法线在x轴和y轴的分量n_x和n_y的方向与由深度信息得到的方向保持一致。最后，将校正后的物体表面法线在x轴和y轴的分量进行表面积分就可以得到物体表面的三维信息。

双目偏振三维重建方法在对物体表面法线进行校正的过程中需要Kinect深度传感器获取物体的深度信息，而Kinect深度传感器和相机是从不同角度拍摄物体，所以该方法就需要进行图像的匹配。因此，该方法在处理尺寸较大的图像时运算时间就比较长，准确度较低。此外，由于该方法需要两个成像传感器，所以系统结构就会比较复杂，成本较高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种单目偏振三维重建方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种单目偏振三维重建方法，包括以下步骤：

(a)获取物体的光强图像以及若干不同偏振角度的物体偏振图像；

(b)根据所述物体偏振图像得到第一物体表面法线；

(c)利用SFS算法，根据所述物体的光强图像得到第二物体表面法线；

(d)利用所述第二物体表面法线校正所述第一物体表面法线，得到第三物体表面法线；

(e)根据所述第三物体表面法线实现所述三维重建。

在本发明的一个实施例中，步骤(a)包括：

(a1)获取所述物体的光强图像以及若干不同偏振角度的场景偏振图像；

(a2)根据所述场景偏振图像得到若干不同偏振角度的所述物体偏振图像。