[发明专利]一种基于高动态范围成像的点云融合系统及方法

说明书

本申请提供一种基于高动态范围成像的点云融合系统及方法，系统包括投影设备、采集设备和计算单元，计算单元用于控制投影设备按照不同预设亮度控制参数向被测物体投射投射结构光；获取采集设备在不同预设亮度控制参数下采集的被测物体的至少两组2D图像；创建与每组2D图像对应的预定义图像；标记预定义图像中的码值状态，得到标记图像；对标记图像的码值状态标记区域进行点云重建，得到与标记图像对应的点云图像；计算每一个点云图像的评价权重，将符合预设范围的评价权重所对应的点云图像作为输出点云。本申请通过标记码值状态是否有效，并根据码值状态引导融合点云图像中的有效点云，得到的点云图像完整性更高。

技术领域

本申请涉及点云重建、融合技术领域，尤其涉及一种基于高动态范围成像的点云融合系统及方法。

背景技术

在机器视觉领域中，由于采集到的被测物体的2D图像中所包含的动态范围有限，即2D图像中能用于重建点云的数据只是被测物体数据的一部分。因此，需要通过重建、融合等图像处理方法计算并降低采集到的2D图像与被测物体本身的动态范围差异，即提高被测物体的点云数据完整性，一般采用基于结构光的3D点云重建技术重建被测物体的表面轮廓点云。

现有技术中，重建被测物体表面轮廓点云通常采用如图1所示的一种重建被测物体表面轮廓点云的系统，图1所示的系统包括偏振片、CCD相机、投影仪和计算单元，其中，偏振片设置在CCD相机的下方，CCD相机与计算单元通信连接，投影仪与计算单元通信连接。采用上述系统重建被测物体表面轮廓点云时，首先，将被测物体放置于偏振片的正下方，通过计算单元控制投影仪向被测物体投射编码结构光。结构光在被测物体表面经过漫反射后得到反射光，偏振片在接收到反射光后对其进行分解，即将反射光中的强反射光进行分离，实现对过曝光区域的去除。然后，通过CCD相机采集不同亮度下，经过偏振处理后被测物体的2D图像，并将其通过CCD相机内部的图像传感器传输至计算单元，其中，亮度通过投影仪向被测物体投射不同曝光条件的结构光进行改变。最后，采用计算单元对不同亮度下经过偏振处理后的多张2D图像采用3D点云重建技术重建被测物体表面轮廓点云。

然而，通过上述系统对被测物体的表面轮廓点云进行重建，由于对经过偏振处理后的多张2D图像进行处理的过程较复杂，并且2D图像中所包含的动态范围也较有限，因此，最终得到的被测物体表面轮廓点云中一般还会包含无效点云，导致重建得到被测物体表面轮廓点云中仍然存在部分点云信息缺失，即被测物体表面轮廓点云的动态范围远低于真实场景中所包含的动态范围。

发明内容

本申请提供了一种基于高动态范围成像的点云融合系统及方法，以解决现有技术中存在的由于对经过偏振处理后的多张2D图像进行处理的过程较复杂，并且2D图像中所包含的动态范围也较有限，因此，最终得到的被测物体表面轮廓点云中一般还会包含无效点云，导致重建得到被测物体表面轮廓点云中仍然存在部分点云信息缺失，即被测物体表面轮廓点云的动态范围远低于真实场景中所包含的动态范围的问题。

第一方面，本申请提供一种基于高动态范围成像的点云融合系统，包括：投影设备、采集设备和计算单元，投影设备与计算单元通信连接，采集设备与计算单元通信连接；

其中，计算单元被配置为：

控制投影设备向被测物体投射结构光，所述投影设备按照计算单元设置的预设亮度控制参数向被测物体投射结构光；

控制采集设备在不同预设亮度控制参数下采集被测物体的至少两组2D图像，且每组2D图像包括至少一张2D图像；

接收所述采集设备采集的被测物体的至少两组2D图像；

创建与每组2D图像对应的预定义图像；

根据预设阈值参数标记所述预定义图像中的码值状态，得到标记图像；

对所述标记图像中的码值状态标记区域进行3D点云重建，得到与所述标记图像对应的点云图像；