[发明专利]一种对象的三维重建方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明涉及计算机视觉技术领域，本发明公开了一种对象的三维重建方法、装置、设备及存储介质。该三维重建方法是通过先获取目标对象的世界坐标下的三维坐标集合，进而确定出目标对象的在相机坐标系下的三维坐标集合，并利用聚类算法确定出清晰区域的目标点集，找到该点集对应的世界坐标下的三维坐标，实现对目标区域的三维重建。本申请提供的三维重建方法具有清晰度高的特点。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域，特别涉及一种对象的三维重建方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

随着微制造技术的发展，精密工程微零件的生产对计量学提出了越来越高的要求。精密系统，如微机电系统(MEMS)和微光器件，包含了尺寸在微米到毫米量级的微型零件组件。许多非接触光学方法已被用于确定物体的形状，如共焦显微镜、白光干涉术和基于三角测量的显微条纹投影。尽管共焦显微镜和白光干涉法在纳米范围内提供了分辨率，但显微条纹投影法为测量大约1平方毫米到几平方厘米的场大小提供了一种快速而可靠的方法。

移相投影条纹轮廓术(PSPFP)具有非接触性、全场测量能力、高剖面采样密度和低环境脆弱性等优点。采用相移检测方案，即使在图像噪声过大的情况下，也能达到万视场中的一部分的检测精度。传统的显微条纹投影法使用变焦立体显微镜作为基础光学系统，其中一个摄像头端口适用于LCD、LCOS或DMD进行条纹投影。然而，显微镜的景深仅限于亚毫米量级，这通常不足以一次性测量三维物体的完整深度。它可以通过增加物体的垂直平移台来获得大景深，但系统复杂，效率低。此外，使用精密平移台进行相位-深度转换的校准非常复杂，并且需要一个基准面，这直接导致测量误差。与传统透镜相比，远心透镜具有正交投影的特点，具有失真小、放大倍数恒定、景深增加等优点。因此，远心透镜已成为开发高精度测量应用的关键部件。

虽然远心镜头的使用在一定程度上增加了显微镜的景深，但是目前景深仍然有限，这在一定程度上限制了该方法在观测较厚物体场景中使用，进而使得最终形成的物体的3D重建的准确度不高。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中重建结果的准确度不高的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请在一方面公开了一种对象的三维重建方法，该方法包括：

通过相机采集包含目标对象的图像；该目标对象包含有投影仪投射的条纹图案；

根据该图像确定出该目标对象的世界坐标下的三维坐标集合；

利用该相机的外参数将该世界坐标下的三维坐标集合转换为相机坐标系下的三维坐标集合；

利用聚类算法确定出该相机坐标系下的三维坐标集合的聚类中心点；

根据该聚类中心点和预设参数确定出目标点集；

从该世界坐标下的三维坐标集合中确定出目标区域在世界坐标下的三维坐标集合，该目标区域在世界坐标下的三维坐标集合为该目标点集对应的世界坐标下的三维坐标的集合；

根据该目标区域在世界坐标系下的三维坐标集合对该目标区域进行三维重建。

可选的，该利用聚类算法确定出该相机坐标系下的三维坐标集合的聚类中心点，包括：

从该相机坐标系下的三维坐标集合中确定出该相机坐标系下的Z向数据集合，该Z向为垂直于该相机的成像平面的方向；

对该相机坐标系下的Z向数据集合进行Meanshift聚类，得到最大聚类簇集合；

从该最大聚类簇集合确定出该聚类中心点。

可选的，该利用聚类算法确定出该相机坐标系下的三维坐标集合的聚类中心点之后，还包括：

利用模糊检测方法对该图像进行数据提取，得到第一区域在相机坐标系下的三维坐标集合。