[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

说明书

本申请公开了一种基于三色掩膜单彩色相机的三维成像方法及装置，所述方法包括：A1，红绿蓝滤镜与彩色相机组合形成三色掩膜彩色相机；A2，获取物体的三色掩膜彩色图像；A3，原始彩色图像进行三视角图像分离；A4，三维深度估计计算；A5，三维尺度校准；A6，获取物体的三维点云及三维面片结果；A7，还原纹理色彩贴图及三维数字模型；A8，提取三维信息及纹理色彩信息。本申请所述方法及装置采用单个彩色相机合成了具有纹理色彩的物体三维数字模型，实现了对物体精准三维信息及色彩信息的提取，处理过程简单、成本低，可广泛应用于三维建模、工业三维检测、三维定位等场景。

技术领域

本发明涉及机器视觉计算成像技术领域，尤其涉及一种基于三色掩膜单彩色相机的三维成像方法及装置。

背景技术

物体三维重建是计算机辅助几何设计(CAGD)、计算机图形学(CG)、计算机动画、计算机视觉、医学图像处理、科学计算和虚拟现实、数字媒体创作等领域的共性科学问题和核心技术。

在计算机内生成物体三维表示主要有两类方法。一类是使用几何建模软件通过人机交互生成人为控制下的物体三维几何模型，另一类是通过一定的手段获取真实物体的几何形状。前者实现技术已经十分成熟，现有若干软件支持，比如：3DMAX、Maya、AutoCAD、UG等等，它们一般使用具有数学表达式的曲线曲面表示几何形状。后者一般称为三维重建过程，三维重建是指利用二维投影恢复物体三维信息(形状等)的数学过程和计算机技术，包括数据获取、预处理、点云拼接和特征分析等步骤。

目前，虽然双目相机是我们经常使用的三维重建图像获取终端，但由于双目相机的成本较高，研究一种通过单目相机能够快速、过程简单、投入少地实现三维重建的方法是本领域技术人员亟待解决的问题。

本申请涉及的参考文献：

[1]Pan J,Huang PS,Chiang FP(2006)Color phase-shifting technique forthree-dimensional shape measurement.Opt Eng 45(1):013602

[2]McPhail M J,Fontaine A A,Krane M H,et al.Correcting for colorcrosstalk and chromatic aberration in multicolor particle shadowvelocimetry.Meas Sci Technol,2015,26:02530280

[3]Yu L,Pan B.Color stereo-digital image correlation method using asingle 3CCD color camera.Exp Mech,2017,57:649–657

[4]Yu L,Pan B.Full-frame,high-speed 3D shape and deformationmeasurements using stereo-digital image correlation and a single color high-speed camera.Opt Laser Eng,2017,95:17–2579

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三色掩膜单彩色相机的三维成像方法及装置，以解决上述技术背景中提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本申请第一个方面提供了一种基于三色掩膜单彩色相机的三维成像装置，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；