[发明专利]一种基于无人机的双目灰度图像的三维重建方法

说明书

本发明公开了一种基于无人机的双目灰度图像的三维重建方法，包括通过双目灰度相机拍摄标定，获取相机内外参数并构建数学模型；获取灰度图像，并对其进行原彩恢复；将恢复原彩的图像进行处理对比输出视差图，并将视差图转换为深度图像；将深度图与三通道图像进行坐标转换，通过渲染进行三维重建。本发明提供的基于无人机的双目灰度图像的三维重建方法，运用了Deoldify算法对图像进行恢复原彩的操作，通过GWCNet和SGBM算法的对比研究，三维重建的效果能够得到有效验证，本发明能够很好地应用在真实场景中，并且能够保证在恶劣环境中算法的稳定性。

技术领域

本发明涉及计算机视觉中基于图像的三维重建技术领域，尤其涉及一种基于无人机的双目灰度图像的三维重建方法。

背景技术

无人机是一种由无线电遥控的空中飞行器，本发明通过搭载在无人机上的双目相机获取图像。双目视觉技术利用双目相机对图像进行拍摄处理，再经过立体匹配等手段，得到目标的空间点信息，由于不受环境限制，所以在现实中被广泛应用。而双目相机三维重建作为计算机视觉领域的一类经典难题，吸引了国内外众多学者的广泛关注与深入研究。

三维重建技术是通过二维图像将3D图形进行恢复出立体的结构信息方法，是一种使用计算机进行表达和处理数据的一种数学模型。一些学者改进了PSMNet，用GWCNet对图像进行处理，得到视差图，但是三维重建需要深度图进行重建，所以在其中仍存在不足，使得重建效果不佳。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：现有技术不能使灰度图像恢复成三通道图像以及在恶劣环境下的算法不够稳定的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于无人机的双目灰度图像的三维重建方法，包括：

通过双目灰度相机拍摄标定，获取相机内外参数并构建数学模型；

获取灰度图像，并对其进行原彩恢复；

将恢复原彩的图像进行处理对比输出视差图，并将视差图转换为深度图像；

将深度图与三通道图像进行坐标转换，通过渲染进行三维重建。

作为本发明所述的基于无人机的双目灰度图像的三维重建方法的一种优选方案，其中：通过双目灰度相机拍摄标定，包括：

用双目灰度相机拍十组棋盘格图片，用张正友棋盘格标定法在matlab上的stereocamera calibrator运行获取相机内外参数。

作为本发明所述的基于无人机的双目灰度图像的三维重建方法的一种优选方案，其中：所述相机定标的数学模型表示为：

其中，是从世界坐标系到相机坐标系，R是旋转矩阵，T是平移向量；是从相机坐标系到理想图像坐标系，是从实际图像坐标系到像素坐标系。

作为本发明所述的基于无人机的双目灰度图像的三维重建方法的一种优选方案，其中：所述灰度图像获取方法，包括：

使用双目相机绕着物体进行全方位拍摄，所述相机成像模式表示为：

对拍摄到的图像进行预处理，去畸变：

P和P_d的关系表示为