[发明专利]三维重建方法及装置、移动终端

说明书

技术领域

本发明涉及三维信息技术领域，尤其涉及一种三维重建方法及装置、移动终端。

背景技术

三维扫描和重建是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体外部结构及色彩进行扫描，以获得物体的空间坐标。其重要意义在于能够将物体的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。三维扫描和重建技术在很多领域都有广泛的应用，如在工业上用于逆向工程计算，在医疗上用于面形检测，在生产中用于产品质量控制等。

现有技术中，通常采用以下两种装置实现对物体的三维扫描和重建。其一是由线激光投射器、摄像头以及外部辅助定位装置组成的手持式三维扫描装置，通过外部辅助定位装置进行激光跟踪或者在室内进行无线定位来实现三维扫描和重建。该装置的主要缺点是设备体积较大因而便携性较差，容易受空间范围限制，而且其三维重建结果没有实现颜色信息的采集，因此，颜色信息缺失严重。其二是具有后置摄像头和微型投影仪的手机，利用投射出的多幅结构光实现三维扫描和重建。该装置的主要缺点是成本比较高，而且只能测量一个面，由于没有将所采集的图像信息关联起来，因此，没有实现对物体的全方位的三维重建，也没有获得物体的颜色信息。

发明内容

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是如何实现一种三维重建方法和装置，可以对物体进行快速、全方位的三维扫描和重建。

解决方案

为了解决上述问题，在第一方面，本发明提出了一种三维重建方法，包括：向物体投射线状激光；从至少角度连续采集被线状激光照射的物体的图像信息，并连续采集摄像头的运动信息；根据所述图像信息，得到每个采集时刻所述物体在对应于每个采集时刻的摄像头坐标系下的三维坐标；根据所述运动信息，得到每个采集时刻的摄像头坐标系相对全局三维坐标系的位置关系；以及根据所述三维坐标和所述位置关系对所述物体进行三维重建。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据所述图像信息，得到每个采集时刻所述物体在相应采集时刻的摄像头坐标系下的三维坐标之前，所述方法还包括：标定所述摄像头的内参数和外参数；则所述根据所述图像信息得到每个采集时刻所述物体在对应于每个采集时刻的摄像头坐标系下的三维坐标包括：根据每个采集时刻采集到的所述图像信息以及所述内参数和外参数，换算出所述物体在对应于每个采集时刻的摄像头坐标系下的三维坐标。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述运动信息包括加速度、角速度以及航向，所述根据所述运动信息，得到每个采集时刻的摄像头坐标系相对全局三维坐标系的位置关系包括：根据加速度、角速度以及航向，采用航位推算法推算出所述每个采集时刻的摄像头坐标系相对全局三维坐标系的位置关系。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据所述三维坐标和所述位置关系对所述物体进行三维重建包括：根据所述每个采集时刻的摄像头坐标系相对全局三维坐标系的位置关系，将物体在对应于每个采集时刻的摄像头坐标系下的三维坐标转换成全局三维坐标系下的三维坐标。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在所述根据所述三维坐标和所述位置关系对所述物体进行三维重建之后，所述方法还包括：计算不同采集时刻的摄像头坐标系之间的相对关系，根据所述相对关系建立不同采集时刻的所述物体的图像信息之间的映射关系。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述根据所述相对关系建立不同采集时刻的所述物体的图像信息的映射关系，包括：将第i-1采集时刻所述物体扫描线上的点在摄像头坐标系下的三维坐标映射到第i采集时刻下的摄像头坐标系中，计算所述点在第i采集时刻下的图像坐标，根据所述点在第i采集时刻下的图像坐标得到所述点的像素值，其中，i为大于1的任意整数。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述建立不同采集时刻的物体的图像信息的映射关系之后还包括：将三维重建的结果与建立映射关系的结果进行融合。