[发明专利]一种基于三色掩膜单彩色相机的三维成像方法及装置

权利要求书

1.一种三色掩膜单彩色相机的三维成像方法，其特征在于，包括：

A1，选取红绿蓝滤镜，所述红绿蓝滤镜上分布有红光通光区域、蓝光通光区域和绿光通光区域，所述红绿蓝滤镜通过的光波长与彩色图像传感器的三通道感光波长范围相对应，将红绿蓝滤镜安装在紧贴主镜头前端位置、或紧贴主镜头后端位置、或放置于主镜头的光圈百叶窗位置，与彩色相机搭配形成三色掩膜单彩色相机；

A2，调节主镜头焦平面及彩色图像传感器拍摄参数后，彩色图像传感器对物体成像，得到一张物体三色掩膜彩色图像；

A3，将物体三色掩膜彩色图像的红绿蓝三通道图像进行算法处理，提取为三张灰度图，并对三张灰度图进行归一化处理，获得物体的三视角图像；

A4，根据三视角图像对物体进行三维深度估计，得到物体三维深度估计图像；

A5，通过拍摄校准板的三维尺寸校准方法，进行尺度校准，得到深度图像与三维空间坐标的校准映射关系；

A6，结合步骤A4得到的物体三维深度估计图像及步骤A5得到的校准映射关系，获得物体的三维点云及三维面片结果；

A7，将步骤A2拍得的物体三色掩膜彩色图像及步骤A4计算得到的物体三维深度估计图像相结合，合成物体的真实彩色图片，再结合步骤A6获得的三维点云及三维面片结果，将纹理色彩信息贴合在三维结果上，合成具有纹理色彩的物体三维数字模型；

A8，结合步骤A2及步骤A7的结果，实现对物体精准三维信息及色彩信息的提取。

2.根据权利要求1所述的一种三色掩膜单彩色相机的三维成像方法，其特征在于，步骤A1中，所述红绿蓝滤镜的红光通光区域、蓝光通光区域和绿光通光区域的分布方式包括三种颜色的通光区域覆盖整个光圈、或覆盖部分光圈，所述红光通光区域、蓝光通光区域和绿光通光区域的排列形式不限。

3.根据权利要求1所述的一种三色掩膜单彩色相机的三维成像方法，其特征在于，步骤A3中，所述将物体三色掩膜彩色图像的红绿蓝三通道图像进行算法处理，包括去马赛克插补算法处理和通道串扰校正算法处理。

4.根据权利要求1所述的一种三色掩膜单彩色相机的三维成像方法，其特征在于，步骤A4中，所述对物体进行三维深度估计，采用的算法包括：深度估计算法、基于多重采样和代价融合的深度估计算法、基于神经卷积网络的深度估计算法中的一种或更多种。

5.根据权利要求1所述的一种三色掩膜单彩色相机的三维成像方法，其特征在于，步骤A5中，所述拍摄校准板的三维尺寸校准方法，包括：保证校准板垂直于三色掩膜单彩色相机的主光轴，多次拍摄，每次拍摄时都将所述校准板沿着主光轴方向移动一段预设距离，并对不同位置的校准板进行三维深度估计，建立三维深度估计值与空间真实尺寸的对应关系。

6.根据权利要求1所述的一种三色掩膜单彩色相机的三维成像方法，其特征在于，步骤A8中，所述对物体精准三维信息及色彩信息的提取结果，可应用于三维建模、工业三维检测、三维定位中的一种或更多种。

7.一种基于三色掩膜单彩色相机的三维成像装置，其特征在于，包括：

主镜头；

彩色图像传感器，用于捕捉来自主镜头的光线信息；

红绿蓝滤镜，安装于主镜头前端、或主镜头后端、或设置于主镜头的光圈百叶窗位置，所述红绿蓝滤镜上分布有红光通光区域、蓝光通光区域和绿光通光区域，所述红绿蓝滤镜通过光波长与彩色图像传感器的三通道感光波长范围相对应，用于将光学图像分别过滤出一红色图像、一绿色图像以及一蓝色图像；

数据处理器，用于通过结合有红绿蓝滤镜的彩色图像传感器拍摄物体的一张彩色图片，提取彩色图片信息，对物体进行三维重构。

8.根据权利要求7所述的一种基于三色掩膜单彩色相机的三维成像装置，其特征在于，所述彩色图像传感器选自彩色CMOs、彩色CCD中的一种或更多种。

9.根据权利要求7所述的一种基于三色掩膜单彩色相机的三维成像装置，其特征在于，所述红绿蓝滤镜上的红光通光区域、蓝光通光区域和绿光通光区域覆盖整个光圈、或覆盖部分光圈。