[发明专利]基于偏振信息的三维重建方法

说明书

本发明提出了一种基于偏振信息的三维重建方法，用于解决现有的利用偏振信息进行三维重建方法中存在的表面法线校正过程比较复杂的技术问题。实现步骤为：获取待重建物体的偏振图像和深度信息；获取配准的深度信息；计算待重建物体的偏振度；计算待重建物体表面入射光的入射方位角和入射角；计算待重建物体的偏振表面法线在x轴和y轴方向上的分量；利用深度信息对待重建物体的偏振表面法线在x轴和y轴方向上的分量分别进行方向校正；对校正后的待重建物体的偏振表面法线在x轴方向上的分量和在y轴方向上的分量进行表面积分，得到待重建物体的三维信息。本发明重建效率高，可用于物体三维信息的获取和分析。

技术领域

本发明属于三维重建技术领域，涉及一种三维重建方法，具体涉及一种基于偏振信息的三维重建方法，可用于物体三维信息的获取和分析。

背景技术

三维重建是指通过重建技术，获取包括结构、纹理、尺度等物体完整三维信息。目前，常见的三维重建的方式有两种，分别是接触式测量方法和非接触式测量方法。接触式测量方法基于力触发原理，通过探针与物体直接接触来获取物体表面采样点的坐标。非接触式测量方法是指在不接触物体的前提下，获得目标三维空间并进行测量的方法。基于二维图像信息实现三维重建的技术是一种典型的非接触式被动测量方法，该方法通过图像的结构或者特征信息来重建物体的三维形状。现有的基于二维图像信息进行三维重建的方法主要有以下几种：

1、通过获取不同拍摄角度下待重建物体的图像进行三维重建。该方法通过设置拍摄参数，包括环绕圈数、水平拍摄夹角和最大投影半径等，根据拍摄参数计算多个拍摄位置并在拍摄位置采集待重建物体的图像，最后提取不同拍摄位置的待重建物体特征点进行三维重建。该方法需要移动探测器，获取多幅不同拍摄位置的待重建物体图像，对工程实现带来一定的困难。

2、三维点云重建方式。该方法通过采集待重建物体的深度点云数据，将点云数据进行三维重建。该方法重建精度较低。

3、利用偏振信息进行三维重建方法。该方法通过计算待重建物体的偏振度，并利用偏振度和偏振图像求取待重建物体表面入射光的入射角和入射方位角，进而求出待重建物体的表面法线，然后利用待重建物体的深度信息对待重建物体的表面法线进行校正，最后重建出物体三维信息。例如，2015年Achuta Kadambi在IEEE computer society期刊上发表名称为“Polarized 3D:High-Quality Depth Sensing with Polarization Cues”论文中公开了一种利用物体偏振度进行三维重建的方法。该方法通过采集偏振片不同旋转角度的待重建物体的偏振图像，利用曲线拟合的方式计算待重建物体的偏振度，根据菲涅尔反射公式推导偏振度与待重建物体偏振表面法线的关系，同时，利用Kinect获取待重建物体的深度信息，计算待重建物体的深度表面法线，并通过求解待重建物体的深度表面法线和偏振表面法线距离最优化问题对待重建物体的偏振表面法线进行校正，最后恢复物体表面形状。该方法在利用待重建物体的深度信息对待重建物体的表面法线进行校正时，通过求解待重建物体的深度表面法线和偏振表面法线距离最优化问题进行校正，该校正过程比较复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供了一种基于偏振信息对物体表面进行重建的方法，用于解决现有利用偏振信息进行三维重建方法中存在的表面法线校正过程比较复杂的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)获取暗箱装置中待重建物体的偏振图像和深度信息；

(1a)设置驱动器的驱动指令；

(1b)在暗箱装置中，积分球照射待重建物体，探测器采集待重建物体表面反射的光信号，得到含有待重建物体的第一幅场景偏振图像I′₁；