[发明专利]一种用于三维重建的高质量照片序列获取方法

说明书

本发明公开了一种用于三维重建的高质量照片序列获取方法。通过搭建照片拍摄系统，对物体进行拍照，得到物体全范围照片；然后将所有照片的照片背景进行去除，并按水平和竖直方向组成照片阵列；最后计算照片阵列中每张照片和其相邻照片的特征点重复度，指导照片阵列进行调整，从而得到高质量的照片序列。本发明不仅解决了多相机协同拍摄对使用场地环境的要求较高的问题，而且克服了传统单相机获取照片序列方法靠人工判断的不足，能够通过计算准确的量化数据来指导照片阵列进行调整，进而得到高质量的照片序列，不仅保证三维重建模型的质量，而且加快三维重建速度。

技术领域

本发明属于三维重建领域，具体涉及一种用于三维重建的高质量照片序列获取方法。

背景技术

近年来，基于照片的三维重建技术被广泛应用于逆向工程、虚拟现实、数字城市、无人驾驶、文物考古等领域。市面上出现许多三维重建软件，如Photoscan、Meshroom和VisualSFM等。这些软件通常以从物体不同角度获取的照片集合为输入，然后基于Structure From Motion(SFM)流程，对获取的照片进行特征点匹配，推断出相机参数并生成被拍摄物体表面的点云数据，最后根据点云生成三维网格模型。在上述三维重建过程中，获取的照片，它们的质量往往对最终重建的三维网格模型的质量有直接的影响。因此，如何获取高质量的照片集合是基于照片的三维重建技术优先需要考虑的问题。特别地，用于三维重建的高质量照片集合往往具备以下特征：(1)集合中任一照片没有模糊；(2)所有照片背景一致；(3)集合中的任一照片存在另外一张或多张照片，它们在内容特征点上的重复度不低于80％；(4)集合中的照片数量尽量的少，因为数量越多三维重建的效率往往越慢。

目前，面向三维重建软件的照片获取方法主要有两种：

(1)多相机协同拍摄，即将拍摄物体置于由多个已标定的相机组成的相机阵列中，以此获取物体各个角度的照片集合。该类方法可以获得较高质量的照片集合，例如照片之间内容特征点重复度稳定、被摄物体的成像尺寸一致。然而，重复度值的高低、覆盖拍摄物体范围的大小、照片数量等取决于相机阵列的数量和空间分布，成本较高，对使用场地环境的要求也较高，难以普及应用。

(2)单相机拍摄，照片集合通常采用单个相机围绕物体进行连续拍摄获得或者固定相机转动物体进行连续拍摄获得，相机无需标定。该方法采集的照片覆盖物体的范围大小和照片的数量自由度较高，成本较低，但照片内容的清晰度、照片之间内容特征点重复度值的高低以及够重建三维模型的照片数量等均有赖于人工经验，即还缺少自动且有效的方法对所采集的照片集合的质量进行判断和保障。不仅如此，此类方法拍摄的照片集合进行三维重建时，一旦重建的模型质量不佳，难以局部补拍，通常需要全部仔细且谨慎地重新拍摄一遍，费时低效。

随着相机的逐渐普及以及数字化在各行各业的逐渐开展，不受相机阵列环境限制的单相机拍摄获取照片集合，在三维重建技术中逐步受到重视。在此情形下，如何充分利用单相机拍摄的优势，并改善单相机拍摄的照片集合的质量，成为首先需要解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提出一种用于三维重建的高质量照片序列获取方法。

相较于传统基于单相机获取照片集合的拍摄方法，本发明克服了照片序列质量靠人工经验判断的不足，能够自适应获取高质量照片序列，且对使用场地环境的要求不高，成本较低。

本发明采用的技术方案主要包括以下步骤：

步骤1.搭建照片拍摄系统：

照片拍摄系统包括拍摄基台、电动转台、相机支架和被拍摄物体，所述拍摄基台上设基台背景布和电动转台，电动转台上设有转台背景布，被拍摄物体置于转台背景布之上，所述的相机支架安装在拍摄基台上，相机支架上设有单个相机，相机的镜头朝向被拍摄物体，设有控制模块控制电动转台旋转固定角度以及相机拍摄照片。

步骤2.按序全范围拍摄获取物体照片：