[发明专利]手机相机获取印章辅助图像的三维重建方法

说明书

发明一种手机相机获取印章辅助图像的三维重建方法，设计可提供三维重建特征信息又可提供尺度基准的特征图案，以此特征图案制作印章，在被测对象表面盖印，在手机客户端中，应用手机相机围绕盖有特征图案的被测对象一周，同时读取手机传感器数据实现特定角度自动拍照获得图像序列，将图像序列进行图像的归一化配准，将配准后的图像序列进行三维重建，得到被测对象外观三维几何模型。本发明在保证精度的前提下，使用手机以及印章辅助，对被测对象，尤其是表面纹理特征较少的被测对象实现低成本、方便快捷的三维重建。

技术领域

本发明属于人工智能领域，特别提供一种手机相机获取印章辅助图像的三维重建方法。

背景技术

基于图像的三维重建从获取多视图图像开始，逐步通过相应的算法恢复场景中物体的三维结构，随着此技术的发展，激光扫描仪、基于结构光的深度摄像头、基于双目视觉的深度摄像头等图像采集设备的应用，其获取深度信息以及重建精度方面均不可忽视，在工业检测、医疗、建筑设计、航空航天和虚拟现实等领域都有广泛的应用。

在医学上应用，如X射线照片进行骨结构的三维重建，在计算机辅助外科手术中有着重要的作用；基于医学CT图像三维重建，直观病灶相对位置，对疾病的诊断治疗提供了可靠的依据；针对临床糖尿病足溃疡损伤评估，应用红外结构光的深度摄像头获取足部的外围图像进行三维重建。

上述用来三维重建的图像获取方法，其重建模型的精度不可忽视，但所需设备昂贵，专业性较强，不适合家用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手机相机获取印章辅助图像的三维重建方法，对被测对象，尤其是纹理特征较少的被测对象进行低成本、方便快捷的三维重建。

本发明技术方案如下：应用手机相机围绕盖有特征图案的被测对象一周，同时读取手机传感器数据实现特定角度自动拍照获得图像序列，用此图像序列进行三维重建获得被测对象的三维几何模型，并获取有效信息，具体步骤在于：

S1：设计可提供三维重建特征信息又可提供尺度基准的特征图案，以此特征图案制作印章，在被测对象表面盖印；

S2：在手机客户端中，用手机相机围绕盖有特征图案的被测对象拍摄一周，获得特定角度的图像序列；

S3：将图像序列上传到云端；

S4：将图像序列进行图像的归一化配准；

S5：将配准后的图像序列进行三维重建，得到被测对象外观三维几何模型；

S6：判断三维几何模型的特征参数，获取有效信息。

进一步地，发明了图案样式简单规范的印章盖印在被测对象，不仅丰富被测对象表面的特征信息，而且还给予被测对象一个尺度基准，利用此基准进行将不同图像中的特征图案所占像素数量归一化，实现相机与被测对象之间距离的自动校准；图案样式简单规范且具有方向性，并在图案中设定特征距离。

进一步地，印章还有以下作用：特征距离的设定，建立了实际尺寸与图像像素尺寸之间的关系，对三维几何模型有效性的评估提供依据；图案样式较为简单，不仅制作简单，且线条清晰，便于直线的拟合，为图像配准提供了便利；非中心对称图形，使得图案具有了方向性，有利于人为识别待处理图片的方向。

进一步地，开发手机客户端，用以调用手机摄像头以及手机内置陀螺仪和三轴加速度传感器，把两个传感器的数据进行融合，当被测对象在任意角度静置，均可计算相机相对被测对象的旋转角度，实现特定角度的自动拍照。具体地说，在垂直方向上的拍照姿态，角度的计算调用的是手机内置陀螺仪传感器；而水平方向上的拍照姿态，调用的是手机内置三轴加速度传感器计算角度信息；任意角度的拍照姿态，是融合两种传感器数据获得的角度信息。

进一步地，应用互联网相关技术，将获取到的图像上传到云端，通过云计算进行图像的归一化配准和三维重建，并将得到的三维几何模型存储，从而判断其特征参数，获取有效信息。