[发明专利]一种基于结构光与偏振的双目视觉三维重建方法

权利要求书

1.一种基于结构光与偏振的双目视觉三维重建方法，其特征在于：

采用投影仪将计算机生成的正弦条纹图像投影到被测物体上；左相机和右相机采集被测物体表面被高度所调制的正弦条纹图像，并发送至计算机；所述计算机将含有高度调制信息的正弦条纹图像进行数据处理，通过质量图导向先求解相位值，再根据所述投影仪、左右相机和被测物体之间的几何关系求出被测物体表面的初步点云坐标，并基于偏振的方法计算高反光区域点云坐标；最后将初步点云坐标和高反光区域点云坐标进行配准后得到的完整点云来重建被测物体的三维模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于结构光与偏振的双目视觉三维重建方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1.通过系统标定获得左、右相机和投影仪的内外参数；

步骤2.确定标签集f，对每个投影仪图像上的像素点P，在左、右相机视图中检测到的点之间形成的点对集合；

步骤3.计算部分绝对相位，通过计算投影仪图像每个像素点的最小代价，确定投影仪像素点在左、右相机上的匹配点，并根据投影仪像素点绝对相位偏移计算左、右相机的部分绝对相位图；

步骤4.填充缺省相位，采用质量图引导的缺省相位填充方法，得到完整的绝对相位；

步骤5.初步计算点云，通过三角测量得到被扫描物体的三维坐标；

步骤6.通过偏振的方法计算高反光区域点云；

步骤7.将步骤5得到的初步点云和步骤6得到的高反光区域点云进行配准，得到完整点云；

步骤8.根据步骤7计算出的点云进行三维重建。

3.根据权利要求2所述的一种基于结构光与偏振的双目视觉三维重建方法，其特征在于：步骤1中，系统标定的主要步骤包括：

步骤1.1.对左、右相机进行标定：基于相机的针孔成像原理建立投影成像模型，设空间中一点的世界坐标为(X_W,Y_W,Z_W)，其在相机平面对应点的图像坐标为(u,v)，具体公式如下：

其中，s为尺寸因子，f_x＝f/dx，f_y＝f/dy，f代表焦距，dx、dy分别代表u轴和v轴上的尺度因子，单位为像素；R和T分别代表旋转矩阵和平移矩阵；W为空间中一点在世界坐标系下的齐次坐标；M₁和M₂分别代表内外参数矩阵；M^c为相机的投影矩阵；

步骤1.2.对投影仪进行标定：方法与步骤1.1相同，计算得到投影仪投影矩阵M^p。

4.根据权利要求2所述的一种基于结构光与偏振的双目视觉三维重建方法，其特征在于：步骤2中，确定标签集f的主要步骤包括：

步骤2.1.确定可能的标签集：根据投影仪图像上的像素P，确定左、右相机上的与点P相关的极限约束行，然后分别在左、右相机中的极限约束行中求出与点P包裹相位相同的像素点，再根据这些点的二维像素坐标、包裹相位值和亮度值，利用三角测量求出这些像素点的三维空间坐标；

步骤2.2.优化标签集：利用深度约束算法和左右点的布局纹理特征来优化标签集，删除纹理特征差异大的匹配点。