[发明专利]一种基于双目结构光的书页三维重建方法

权利要求书

1.一种基于双目结构光的书页三维重建方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对书页打上结构光，使用双目相机捕获书页图像；

S2：使用GPU加速的SIFT方法对书页图像进行实时双目匹配，得到三维空间点云；

S3：建立空间直角坐标系，将三维空间点云向空间直角坐标系的ZOX平面投影，得到点云投影图；

S4：判断点云投影图上是否已标定书轴点p_m，若是，则执行S5，否则，自动在点云投影图上标定书轴点p_m；

S5：计算点云投影图的角度统计直方图；

S6：对角度统计直方图进行波形处理，过滤干扰波形；

S7：判断当前书页数量是否等于翻起的书页数量，若是，则执行S8，否则执行S5；

S8：判断各个翻起的书页的状态，若最佳拍摄位置上出现书页，则触发高清相机对书页进行拍摄，然后执行S9，否则直接执行S9；

S9：更新翻起的书页数量；

S10：判断是否结束扫描，若是，则结束扫描，否则执行S1；

所述S5具体包括如下步骤：

S5.1：以书轴点p_m为中心，X正半轴为起点，按逆时针方向，等角度地以15°为一个区域将ZOX平面划分为24个区域；

S5.2：采用s_i(m_i,θ_i)描述ZOX平面上投影点的状态，计算s_i(m_i,θ_i)，i＝1,2,...,n，其中m_i为从点P_i(x_i,y_i,z_i)到书轴点p_m的欧式距离，θ_i是点P_i(x_i,y_i,z_i)的旋转角，则m_i与θ_i的计算公式分别为：

其中，x_m、y_m为书轴点p_m的坐标；

S5.3：计算每个投影在ZOX平面的点云的权重w_i，计算公式为：

其中，i＝1,2,...,n，a为30；

S5.4：将24个区域看作24个bin，记为bin(k)，k＝1,2,....24，计算索引即第i个点应落在上，计算每一个点的索引，并将计算得到的索引值放在24个bin中的其中一个，即得到点云投影图的角度统计直方图；

所述S6具体包括如下步骤：

S6.1：标记所有分割点，所述分割点为满足以下三个条件中的任一个：

条件一：bin(x)bin(x-1)且bin(x)bin(x+1)；

条件二：bin(x)bin(x-1)且bin(x+1)＝0；

条件三：bin(x)bin(x+1)且bin(x-1)＝0；

并且24个bin是循环的，bin(1-1)＝bin(24)，bin(24+1)＝bin(1)；

S6.2：标记所有波峰点，所述波峰点的定义为：

bin(x)＝bin(x-1)＝…＝bin(x-p)bin(x-p-1)且

bin(x)＝bin(x+1)＝…＝bin(x+q)bin(x+q+1)，p,q∈[0,24]；

S6.3：从每一个波峰点出发，以两边相邻的分割点为端点，计算每个波的波形面积；

S6.4：设定一个阈值T，将波形面积小于阈值T的波形过滤掉，即完成波形处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于双目结构光的书页三维重建方法，其特征在于，所述S1具体包括如下步骤：

S1.1：以图像信息熵、随机纹理丰富性和局部重复性大小为标准，选取复杂纹理结构光图像，其中，图像信息熵S的计算公式为：

其中，p(i,j)为复杂纹理结构光图像第i行、第j列的像素值，N为复杂纹理结构光图像的总行数；

S1.2：使用投影仪向书页投射所选取的复杂纹理结构光图像；

S1.3：使用双目相机采集投射有复杂纹理结构光图像的书页图像。