[发明专利]一种基于图像评价和超分辨率插值的3D扫描方法

说明书

本发明公开了一种基于图像评价和超分辨率插值的3D扫描方法，包括以下步骤：S1、拍照并进行清晰度评价；S2、图像超分辨率插值；S3、图像处理，获得特征点；S4、重建三维点云；S5、点云拼接；S6、纹理贴图。本发明的技术效果和优点：利用梯度场评价扫描时相机拍摄的图像，一旦评价结果为模糊则需要重新拍照，经过这个步骤，使得从源头上杜绝了不好的数据，增加了重建的成功率。利用图像超分辨率插值技术，突破了相机的物理极限使得在不增加扫描仪成本的前提下大幅提升扫描精度。将扫描仪精度精确到亚像素级。

技术领域

本发明涉及3D扫描技术领域，更具体地说是一种基于图像评价和超分辨率插值的3D扫描方法。

背景技术

当前的结构光3D扫描仪的扫描成功率受限于相机所拍摄的图像的清晰程度，一旦所拍摄的图像清晰度不够则会导致后续的重建结果很差，甚至直接导致重建的失败。

另外在相当多的领域内对结构光3D扫描仪的精度非常敏感，扫描仪厂家为了获得非常高的精度往往选择价格昂贵的高清相机，虽然这样能够使得扫描精度有所提升，但也使得整个扫描仪设备成本变得更高。对扫描仪本身的市场竞争力是不利的。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于图像评价和超分辨率插值的3D扫描方法。本发明利用梯度场对相机拍摄的图像进行清晰的评价，一旦图像的评价值低于所设置的分数，则会发出让相机重新拍摄图像，知道所拍摄的图像的清晰度达到所要求的分数。这样从源头杜绝的因为图像质量差而使得扫描仪重建结果很差现象的出现，提高了扫描仪扫描的成功率。

另外本发明针对扫描仪的精度提升问题，在不增加硬件成本的前提下对所拍摄的图像进行差分辨率插值，利用超分辨率插值技术将原始图像的精度提升，在后续提取特征点时能够达到亚像素级别，甚至是0.1个像素精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于图像评价和超分辨率插值的3D扫描方法，包括以下步骤：

S1、拍照并进行清晰度评价

通过相机拍照获得图像，对所拍的图像进行清晰度评价，并获得评价分数；如果评价分数低于所设置的分数，则由扫描仪上位机软件发出指令重新拍摄该图像，直到所拍摄的图像的清晰度高于所设置的分数，才能进行下一角度的图像拍摄；

S2、图像超分辨率插值

对通过清晰度评价的图像宽度放大m倍，高度扩大n，m,n为奇数，即将原来的1个像素拆分成m*n，将原来的像素值作为相应放大后的m*n像素块中的((m+1)/2，(n+1)/2)处的像素值，其余的空白像素点利用周围的4个已知的像素点双线性插值得到；经过这一步，在插值后的图像进行特征点提取为(x，y),x,y为像素坐标，在原图上即为(x/m,y/n)，即在对拍摄图像特征点提取时宽度方向上精度由原来的1个像素提升为1/m个像素，图像高度方向上精度由原来的1个像素提升为1/n个像素；

S3、图像处理，获得特征点；

S4、重建三维点云

根据双目测量原理恢复出三维点云，且在多个角度上都进行这样的操作；

S5、点云拼接

将多个角度的点云拼接成大的点云，然后将点云网格化；

S6、纹理贴图

对网格进行纹理贴图，最终获得和具有和实体三维物件相同表面的数字化三维模型。

所述步骤S1中，图像清晰度评价流程为：