[发明专利]三维成像方法

说明书

技术领域

本发明属于相机领域，具体涉及一种三维成像方法。

背景技术

在三维成像领域，当三维相机的视野小于物体的形状或者相机需要多个视角才能完整拍摄物体时，通常需要使用移动相机(比如手持式扫描)来获取物体的完整三维图像。而进行手持式三维扫描时，除了需要在单个时间进行三维点云重建以外，还需要精确地测量不同时间段的相机相对位置，从而可以将多组三维点云叠加来最终重建物体的完整三维形状。而目前在三维数据的重建过程中，往往会因为多组三维点云叠加等原因引起最终三维图像存在较大的精度误差，成像失真较为严重。

发明内容

为了解决上述问题，发明提供一种三维成像方法，包括实时处理和后处理两部分：

所述实时处理部分是相机在进行移动三维扫描过程中在计算机上对二维图像进行快速处理，实时显示出相机的位置和扫描出的三维模型；

所述后处理部分是对实时处理部分中采集的数据进行二次处理，以得到重建后的三维数据。

进一步地，所述实时处理部分包括如下步骤：

步骤一，初始处理；相机在三维扫描过程的每个独立时刻，采集到一帧二维图像并分成左右两幅图像或者上下两幅图像，通过图像处理方法处理左右两幅图像或者上下两幅图像以得到密集三维点云，同时，搜索含有二维信息的粗略特征点，然后通过增加特征信息得到更细化的特征点，最后通过图像处理方法得到更细化的特征点的三维坐标，并进入步骤二；

步骤二，恢复相机位置；先分析当前帧的特征点情况，然后判断特征点数目是否足够以及包含的特征信息是否丰富；如果否则抛弃当前帧并继续采集下一帧图像，如果是则将当前帧里的特征点与最后一个已知相机位置采集到的图像中的特征点进行特征比对，并判断是否有足够的特征点匹配并得到粗略的相机位置，如果否则增大已知相机位置的搜索范围，或抛弃当前帧如果已经是最大搜索范围，如果是则进入步骤三，

步骤三，细化相机位置并合并三维点云；先扭曲当前帧并与匹配的已知帧再次对比，得到更精确的相机位置，然后将当前帧合并到整体坐标系并实时显示三维数据，同时将当前帧的特征点加入特征点库。

进一步地，所述后处理部分包括如下步骤：

步骤一，随机选定一帧作为空间上的根节点；

步骤二，以根节点为圆心，从近到远逐渐搜索空间内各帧与根节点的特征点进行对比；

步骤三，判断各帧是否与根节点存在能够进行互相关比对的匹配的特征点，如果是则进入步骤四，如果否则进入步骤五；

步骤四，标记此帧为根节点的相邻帧，扭曲所述相邻帧并与根节点进行互相关比对，然后返回步骤三；

步骤五，标记此帧为根节点的子节点，以各子节点为圆心，从近到远逐渐搜索各子节点的相邻帧和子节点，直到空间内所有的帧都被搜索到并被标记为相邻帧或子节点，然后进入步骤六；

步骤六，各相邻帧的实时位置通过扭曲与子节点或根节点进行互相关比对，得到后处理位置，同时各相邻帧的三维点云也使用后处理位置与子节点进行比对和平均，从而合并成以子节点为中心的三维点云，各子节点合并得到的三维点云通过与根节点比对和平均后合并成三维模型。

本发明的有益效果在于：所述三维成像方法可以精确地测量手持式扫描过程中相机的相对位置，并极大地减小了因多组三维点云叠加引起的最终三维图像的较大精度误差，从而提高三维成像的精确性。

附图说明

图1为本发明所述的实时处理部分的初始处理步骤的流程框图；

图2为本发明所述的实时处理部分的恢复相机位置和细化相机位置并合并三维点云步骤的流程框图；

图3为本发明所述的后处理部分的流程框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

如图1、图2和图3所示，三维成像方法分为实时处理和后处理两部分。实时处理是在手持式相机移动扫描过程中在计算机上对二维图像进行快速处理，实时显示出相机的位置和扫描出的三维模型。后处理是在扫描完成后对采集的数据进行再次处理以得到更精确的三维数据。