[实用新型]三维重建装置及设备

权利要求书

1.一种三维重建设备，其特征在于，包括：

两个近红外相机、至少三个LED点光源、近红外光斑发生器、存储器以及处理器；

所述存储器与所述处理器相连，用于存储程序指令；

所述两个近红外相机与所述至少三个LED点光源、所述近红外光斑发生器及所述处理器相连，用于采集所述近红外光斑发生器照射目标表面时形成的散斑图像对及所述至少三个LED点光源照射所述目标表面时形成的图像；所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，标定所述两个近红外相机的内部参数及外部参数；

所述至少三个LED点光源与所述两个近红外相机及所述处理器相连，用于照射所述目标表面；所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，标定所述至少三个LED点光源的参数；

所述近红外光斑发生器与所述两个近红外相机及所述处理器相连，用于照射所述目标表面；所述处理器用于调用所述存储器中的程序指令，控制所述两个近红外相机按照预设的时序采集所述近红外光斑发生器照明的散斑图像对以及至少三张LED点光源照明的图像；

所述处理器还用于调用所述存储器中的程序指令，根据所述近红外光斑发生器照明的散斑图像对，获取初始深度图；根据所述至少三个LED点光源的参数以及所述至少三张LED点光源照明的图像，获取目标表面的法线方向；融合所述初始深度图以及所述目标表面的法线方向，输出目标深度图。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述LED点光源的参数包括：所述LED点光源的位置以及亮度；

所述处理器根据所述两个近红外相机的内部参数以及外部参数，标定所述至少三个LED点光源的参数，包括：根据所述两个近红外相机的内部参数以及外部参数，分别标定每一个LED点光源的参数；

其中，所述处理器标定每一个LED点光源的参数，包括：

根据近红外光斑发生器照明的散斑图像对获取初始深度图D0；

对所述初始深度图D0进行双边滤波，得到D0'；

根据所述LED点光源在相机坐标系中的位置，获得所述LED点光源位置的估算初值s0；

根据所述D0'以及所述两个近红外参数的内部参数以及外部参数，生成目标的初始点云xi和法线方向ni；

根据所述s0、xi和ni，由计算公式可得出光源亮度的初值E0；其中，所述计算公式为：所述oi为图像的灰度；

以所述s0以及所述E0为初值，由非线性最小二乘优化得到所述LED点光源的位值和亮度。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理器控制所述两个近红外相机按照预设的时序采集所述近红外光斑发生器照明的散斑图像对以及至少三张LED点光源照明的图像，包括：

打开近红外光斑发生器，采用所述两个近红外相机采集所述近红外光斑发生器照明的散斑图像对；

关闭所述近红外光斑发生器，依次点亮所述至少三个LED点光源，采用所述两个近红外相机中的一个近红外相机采集每个LED点光源照明的图像。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述处理器根据所述至少三个LED点光源的参数以及所述至少三张LED点光源照明的图像，获取目标表面的法线方向，包括：

根据所述至少三个LED点光源的位置、亮度以及所述至少三张LED点光源照明的图像的灰度值，获取目标表面上三维点处的法线方向以及反射率。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述内部参数包括以下至少一种：镜头焦距、主点、畸变系数；

所述外部参数包括以下至少一种：两个相机坐标系之间的旋转矩阵、平移向量。