[发明专利]多视图投影-成像的三维重建方法

权利要求书

1.一种多视图投影-成像的三维重建方法，其特征在于，所述方法基于多视图成像系统和标定板实现，所述系统包括成像单元、工控机、图像采集卡和N_p个投影单元，N_p≥2，成像单元与标定板相对，N_p个投影单元在以成像单元为中心的圆周上均匀分布且投影方向朝向标定板，所述标定板包括S个特征标志圆，工控机通过图像采集卡控制成像单元捕获标定板上的图像序列；所述方法包括：

S1、投影单元接收到成像单元同步触发信号后按顺序投射预设的条纹编码图像序列到标定板，移动标定板在三维空间中的位置和旋转姿态，在每个标定板姿态下成像单元和N_p个投影单元依次触发，直至获取N_b组标定板姿态序列；

S2、建立成像单元模型和N_p个投影单元模型，利用N_b组标定板姿态序列对成像单元模型和和N_p个投影单元模型的内外参数进行标定；

S3、建立基于多投影单元视角下标定板相对位姿的全局几何一致性约束模型，联合优化成像单元和各投影单元的外部参数；

S4、用待检测物体替换标定板，根据优化后成像单元和各投影单元的外部参数，计算投影单元p_i在归一化成像平面上的无畸变像素坐标利用获得在归一化成像平面坐标系下的单视图成像单元-投影单元对的三维坐标(X,Y,Z_i)，Z_i表示投影单元p_i的深度测量值，融合各投影单元p_i的深度测量值得到待检测物体在(N,Y)处的深度信息Z，生成最终的三维点云数据(X,Y,Z)。

2.根据权利要求1所述的多视图投影-成像的三维重建方法，其特征在于，所述S3包括：

S31、根据S2标定出的参数计算和的初值；

在N_b组标定板b_j中任意选择一组作为参考标定板b_ref；表示不同投影单元下标定板b_j间的相对位姿，表示成像单元相对于参考标定板b_ref的相对位姿；

S32、根据和的初值，优化全局几何一致性约束模型，求解最优的和

全局几何一致性约束模型为：

表示三维空间坐标与二维图像坐标的映射关系；‖·‖²表示L2损失函数；表示成像单元捕获的特征标志圆像素坐标；表示在投影单元p_i上的等相位像素坐标；表示第s个特征标志圆的三维物理坐标，s∈S；K_c表示成像单元内部参数，表示投影单元内部参数，表示投影单元的畸变参数；

S33、再根据优化的计算表示投影单元p_i相对于参考标定板b_ref的齐次变换矩阵；

S34、计算世界坐标系O^w相对成像单元物理坐标系O^c的旋转矩阵和平移矩阵

其中，和为优化的中的元素，和为优化的中的元素，

3.根据权利要求2所述的多视图投影-成像的三维重建方法，其特征在于，所述S31包括：

计算在不同投影单元p_i视角下N_b组标定板相对参考标定板的位姿为：

表示投影单元p_i相对于参考标定板b_ref的齐次变换矩阵，表示投影单元p_i相对于标定板b_j的齐次变换矩阵，在N_b组标定板b_j中任意选择一组作为参考标定板b_ref，根据标定出的各投影单元模型外部参数确定；

将作为算的初值；

的初值根据标定出的成像单元模型的外部参数确定。

4.根据权利要求3所述的多视图投影-成像的三维重建方法，其特征在于，所述S32中，以S31确定的和作为初值，使用L-M算法优化全局几何一致性约束模型，求解最优的和