[发明专利]基于单相机的三维重建方法、装置及系统

说明书

本发明提供一种基于单相机的三维重建方法、装置及系统，涉及三维重建技术领域，其中，基于单相机的三维重建方法包括：获取单目系统的系统参数，单目系统包括投影仪和相机；根据系统参数，对投影仪所投影的条纹进行校正，以使投影仪投影校正后的第一相移图；接收通过相机所采集的由第一相移图经过待扫描物体调制得到的第二相移图；对第二相移图进行相位解调、相位解包裹、高度映射处理，得到深度图；根据深度图对待扫描物体进行三维重建。本发明通过获取标定的单目系统的系统参数，对周期条纹进行校正，以使后续通过高度映射得到高精度的高度值，解决现有技术中相机景深小且高度方向上无法满足高精度要求的问题。

技术领域

本发明涉及三维重建技术领域，尤其是涉及一种基于单相机的三维重建方法、装置及系统。

背景技术

三维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，是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础,也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。

在计算机视觉中,三维重建是指根据单视图或者多视图的图像重建三维信息的过程。由于单视频的信息不完全，因此三维重建需要利用经验知识。而多视图的三维重建(类似人的双目定位)相对比较容易,其方法是先对摄像机进行标定,即计算出摄像机的图象坐标系与世界坐标系的关系，然后利用多个二维图象中的信息重建出三维信息。

现有的三维重建过程中，单目系统主要由相机和投影仪组成，投影仪主要是投射相移图，相机主要是采集经物体表面调制的相移图。系统结构是投影仪倾斜放置、相机竖直放置，导致投影仪投射等周期条纹后，相机拍到的条纹不等宽，导致三维重建中相机景深小且高度方向上无法满足高精度要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于单相机的三维重建方法、装置及系统，能够解决现有技术中相机景深小且高度方向上无法满足高精度要求的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于单相机的三维重建方法，包括：

获取单目系统的系统参数；单目系统包括投影仪和相机；

根据系统参数，对投影仪所投影的条纹进行校正，以使投影仪投影校正后的第一相移图；

接收通过相机所采集的由第一相移图经过待扫描物体调制得到的第二相移图；

对第二相移图进行相位解调、相位解包裹、高度映射处理，得到深度图；

根据深度图对待扫描物体进行三维重建。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，获取单目系统的系统参数，包括：

获取由投影仪对一副固定模式的图像进行投影所得到的多组点对坐标(x，y)；

将多组点对坐标(x，y)代入第一预设公式，计算得到系统参数；系统参数包括：投影光轴与参考平面法线的夹角θ、投影光心到参考平面的距离L以及投影系统的等效焦距d。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，根据系统参数，对投影仪所投影的条纹进行校正，包括：

通过投影仪生成等周期的正弦图；

根据系统参数，确定坐标x和坐标y之间的关系；

基于坐标x和坐标y之间的关系，对等周期的正弦图进行变换，得到校正后的相移图，作为第一相移图。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，对第二相移图进行相位解调、相位解包裹、高度映射处理，得到深度图，包括：

根据第二预设公式对第二相移图进行相位解调处理，得到主相位；

对主相位进行相位解包裹处理，得到展开相位；