[发明专利]一种纹理影像编解码自动匹配的三维重建方法

权利要求书

1.一种基于纹理影像编码的三维重建方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1)，将利用M阵列编码矩阵生成的彩色编码图像投影到待测物体上，使用相机拍摄待测区域，得到左影像和右影像；

步骤2)，基于霍夫圆形检测方法和透视变换原理提取影像和右影像投影的目标区域，以避免环境杂物对投影区域的影响；

步骤3)，基于色彩迁移技术对提取目标区域后的左影像和右影像分别进行增强并进行颜色识别，将图像的颜色信息转换成码值，得到左影像颜色识别图和右影像颜色识别图；

步骤4)，针对M阵列编码的方法直接对步骤3)中得到的颜色识别图进行解码，得到匹配点对；

步骤4)的具体实现方式如下；

根据左影像颜色识别图，分别构造一幅右邻域图和下邻域图；构造右邻域图的过程是在颜色识别图中对于每个像素点向右检索，直到检索到白色边框后的第一个基元像素，在右邻域图中记录下该点的码值和坐标，构造下邻域图的过程是在颜色识别图中对于每个像素点向下检索，直到检索到白色边框后的第一个基元像素，在下邻域图中记录下该点的码值和坐标；构造右邻域图和下邻域图的方法是基于像素点位于单一色块内部的情况，若像素点位于白色边框上，则沿该点向右或向下检索，直到检索得到第一个码值“0”或“1”或“2”的像素点，将此点作为起始点；

其次，对于左影像中的待定点，利用颜色识别图、右邻域图和下邻域图，通过在右邻域图中寻找与当前基元最相邻右方基元，在下邻域图中寻找与当前基元最相邻下方基元，构造当前基元所在的3×3窗口，并将此窗口放到与彩色编码图像对应的M阵列编码矩阵中进行模板匹配即实现窗口定位和基元定位，所述基元是指彩色编码图像中一个单一的颜色块，所述编码矩阵的值与彩色编码图像各基元一一对应，“0”、“1”、“2”分别与设计编码图像时的红、绿、蓝三种颜色的基元相对应；

再次，通过待定点像素坐标与基元外围白色边框的位置关系进行基元内部进一步精确定位，若待定点位于基元内部，由待定位像素向上下左右四个方向分别进行检索，直到碰到白色边框停止，即检索到第一个码值为“3”的点则停止，计算四个方向检索时分别经过的像素个数，经过简单的计算实现定位；若待定点不在基元内部，则向右或向下检索，直到阈值范围内检索到第一个位于基元内部的点，以此点作为起始点，再进行精确定位；

最后，在右影像中搜寻待定点的匹配点，与基元定位和基元内精确定位的步骤相似，首先根据左影像中待定位点的位置定位基元，再进行进一步基元内精确定位；其中基元定位时先利用透视变换的几何约束确定搜索的起始位置，并只在这一定范围内进行搜索，若在范围内搜索不到匹配基元，则放弃对该待定位点的匹配；

步骤5)，利用得到的匹配点对，基于立体视觉的原理进行三维重建，得到二维点所对应空间点的三维坐标。

2.根据权利要求1所述的一种基于纹理影像编码的三维重建方法，其特征在于：步骤1)的具体实现方式如下；

首先将所设计的单幅彩色编码图像经投影仪投影到待测体的表面，然后采用相机从不同角度拍摄待测物影像，得到左影像与右影像，所述彩色编码图像是利用M阵列编码矩阵生成。

3.根据权利要求1所述的一种基于纹理影像编码的三维重建方法，其特征在于：步骤2)的具体实现方式如下；

首先对影像进行梯度边缘检测，得到边缘检测的二值图；其次，使用霍夫变换检测圆形的函数，选择合适的最小距离、最大半径、最小半径这三个输入参数，检测得到相机拍摄影像中四个圆的圆心坐标，也即投影区域四个角点的坐标；最后将检测得到的四个角点坐标作为原坐标，将设计的彩色编码图像的四个角点坐标作为透视变换之后的坐标，将这四组二维映射点的坐标代入透视变换方程组，计算八个未知数的值，得到左右影像提取目标区域的透视变换矩阵。