[实用新型]三维重建装置及设备

说明书

本实用新型公开了一种三维重建装置及设备，三维重建装置包括：第一标定模块、第二标定模块、采集模块、第一获取模块、第二获取模块以及输出模块。实施本实用新型的技术方案可以采用近距离点光源模型，使得整个系统结构紧凑，且适用于具有多反射率的目标。

技术领域

本实用新型涉及光学三维测量领域，尤其涉及一种三维重建装置及设备。

背景技术

三维重建技术在三维建模、逆向工程、3D打印、人体测量、人机交互、电影和动画制作等方面具有广泛的应用。近年来，廉价的三维成像传感器(如Kinect)使得3D数据获取的成本大大降低。但这些廉价的传感器精度很有限，不能直接得到高精度的重建。

现有技术中的三维重建装置一般可以采用经典的光度立体视觉方法利用同一个相机拍摄的3张不同光照条件下的图像，可以计算出目标的表面法线方向。光度立体视觉方法能够很好地重建目标表面的高频细节，但容易出现低频的畸变。光度立体视觉方法大部分还处于实验室研究阶段，对使用的条件要求非常严格。在已经通过其他方法获得目标表面几何的情况下，通过与光度立体视觉得到的法向场融合，可以得到更高精度的表面重建。在这些装置中，基于点光源的系统，具有紧凑的结构，但通常需要采用专门的标定装置(如反光球)精确标定点光源的参数。假设光源为平行光的系统，可以实现光源自标定，但为了获得平行光，光源必须放置在远离目标的地方，这就导致整个重建系统结构不紧凑。有的装置采用的方法是假设目标表面具有均匀的反射率，对具有均匀反射率的目标重建效果很好，但不适用于具有多反射率的目标。而在实际应用环境中，具有多反射率的目标是很常见的。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种三维重建装置及设备，能够采用近距离点光源模型，使得三维重建系统结构紧凑，且适用于具有多反射率的目标。

本实用新型实施例第一方面提供了一种三维重建装置，包括：

第一标定模块，用于标定两个近红外相机的内部参数以及外部参数；

第二标定模块，用于根据所述第一标定模块标定的两个近红外相机的内部参数以及外部参数，标定至少三个LED点光源的参数；

采集模块，用于按照预设的时序采集近红外光斑发生器照明的散斑图像以及至少三张LED点光源照明的图像；

第一获取模块，用于根据所述采集模块采集的所述近红外光斑发生器照明的散斑图像，获取初始深度图；

第二获取模块，用于根据所述第二标定模块标定的所述至少三个LED点光源的参数以及所述采集模块采集的所述至少三张LED点光源照明的图像，获取目标表面的法线方向；

输出模块，用于融合所述第一获取模块获取的所述初始深度图以及所述第二获取模块获取的所述目标表面的法线方向，输出目标深度图。

结合本实用新型实施例第一方面，在本实用新型实施例第一方面的第一种实现方式中，所述LED点光源的参数包括：所述LED点光源的位置以及亮度；

所述第二标定模块，用于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，所述第二标定模块，包括：

初始深度图获取单元，用于根据近红外光斑发生器照明的散斑图像获取初始深度图D0；

噪声抑制单元，用于对所述初始深度图D0进行双边滤波，得到D0'；

位置初值获取单元，用于根据所述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；