[发明专利]一种基于图像序列的三维建模方法及系统

权利要求书

1.一种基于图像序列的三维建模方法，其特征在于，包括：

图像采集：在相同光照条件下，通过立体环绕在所需三维建模的建模对象的周围分布设置的多个拍照装置，从多个角度同时采集所述建模对象全方位的多个图像作为图像序列；

拍照装置标定：根据相邻的拍照装置获取到的图像对各拍照装置进行标定，获取各拍照装置的参数；

图像预处理：对所述图像采集步骤采集的多个图像进行降噪处理；

特征点提取：对所述图像预处理步骤处理后的多个图像分别提取各图像的特征点；

立体匹配：根据双视角测距和所述拍照装置标定步骤获取的各拍照装置的参数，将各图像的各特征点转换为三维特征点，并计算得到各图像的深度图像；

三维重建：利用所述立体匹配步骤得出的各图像的深度图像，确定不同视角下相同三维特征点的加权平均距离，得到所述建模对象的各三维特征点的三维空间坐标，即完成对所述建模对象的三维建模；所述方法的三维重建包括：

步骤S3)，用圆柱体的基面加上位移图形成的圆柱形的位移图表示所述建模对象的表面几何，其中，所述位移图的位移矢量指向呈均匀球形分布设置的所述多个拍照装置形成的球形框架；

步骤S4)，利用得出的多个深度图像和三维特征点，定义所述圆柱形的位移图的最小成本函数；

步骤S5)，对所述位移图的最小成本函数进行优化，得到不同视角下相同三维特征点的加权平均距离，得出所述建模对象的各三维特征点的三维空间坐标，即完成对所述建模对象的三维建模。

2.如权利要求1所述的基于图像序列的三维建模方法，其特征在于，所述方法中，图像采集步骤包括：

步骤11)在所述建模对象的周围立体环绕设置立体环照光源，所述立体环照光源设有呈均匀球形分布的多个光照点，能为所述建模对象提供各个角度均相同的光照条件；

步骤12)在所述建模对象的周围立体环绕设置多个拍照装置，所述多个拍照装置采用与所述立体环照光源的多个光照点的分布方式相同的呈均匀球形分布的分布方式；

步骤13)通过无线引闪同时控制多个拍照装置同时采集所述建模对象的全方位的多个图像作为图像序列。

3.如权利要求1或2所述的基于图像序列的三维建模方法，其特征在于，所述方法的图像采集步骤中，各拍照装置均采用相同型号的专业单反相机。

4.如权利要求1或2所述的基于图像序列的三维建模方法，其特征在于，所述方法的拍照装置标定步骤中，获取的各拍照装置的参数包括：各拍照装置的内部参数和外部参数。

5.如权利要求1或2所述的基于图像序列的三维建模方法，其特征在于，所述方法的图像预处理步骤中，对所述图像采集步骤采集的多个图像进行降噪处理采用：平滑滤波图像降噪处理、均值滤波图像降噪处理中的任一种；

所述方法的特征点提取步骤中，对所述图像预处理步骤处理后的多个图像分别提取各图像的特征点采用以下特征点检测算法中的至少一种：

基于模板匹配的特征检测算法、基于灰度变化的特征检测算法和基于图像边缘检测的特征检测算法。

6.如权利要求1或2所述的基于图像序列的三维建模方法，其特征在于，所述方法的立体匹配包括：

步骤S1)，根据双视角测距确定提取的每个图像的各特征点在世界坐标系中的位置，得到各图像的各三维特征点；

步骤S2)，根据所得到的各图像的各三维特征点与所述拍照装置标定步骤获取的各拍照装置的参数，计算得到单个图像的深度图像，重复上述步骤直至得出每个图像的深度图像。