[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

说明书

本发明涉及计算机视觉领域，具体涉及一种基于结构光与偏振的双目视觉三维重建方法。具体技术方案为：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。本发明解决了现有的基于结构光的三维重建方法不能很好的处理高反光区域的重建问题。

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，具体涉及一种基于结构光与偏振的双目视觉三维重建方法。

背景技术

基于视觉的三维重建技术是计算机视觉领域中的一个重要研究方向，而基于结构光的三维重建技术是主动视觉法中被广泛应用的一种，它有着非接触，精度高，速度快，成本低等优点。常见的基于结构光的三维重建方法不能很好的处理高反光区域的重建问题，因此，本发明提出一种基于结构光与偏振的双目视觉三维重建方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于结构光与偏振的双目视觉三维重建方法，以精确地获取被测物体的三维信息，并有效地解决高反光区域的三维信息不准确的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种基于结构光与偏振的双目视觉三维重建方法，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。

优选的，一种基于结构光与偏振的双目视觉三维重建方法，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。

优选的，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：