[发明专利]一种基于液态镜头深度聚焦的三维重建方法及装置

权利要求书

1.一种基于液态镜头深度聚焦的三维重建方法，其特征在于：包括以下步骤：

1) 利用三维重建装置进行图像采集，对该装置采集到的图像序列进行预处理；

三维重建装置包括支撑固定平台、液态镜头、相机、电子驱动器和环形光源；与被测物体相对的相机安装在支撑固定平台上，液态镜头安装在相机头部，自带有控制操作软件电子驱动器连接相机和液态镜头；

所述三维重建装置采集图像步骤包括：1-1）初始化电子驱动器的工作参数和设置最大限制电流；1-2）相机标定，得出相机的内参和外参；1-3）控制单元通过逐渐增加电子驱动器输入电流或者屈光度的大小，减小液态镜头工作距离，同时触发相机进行拍照并保存；1-4）采集图像传输至计算机，上位机软件接收采集的原始图像进行三维重建；

所述电子驱动器的输入电流y与液态镜头的工作距离x的关系为：

y = -329.9ln(x) + 1625.8 R² = 0.9999；

其中，R²是趋势线拟合程度的指标，它的数值大小反映趋势线的估计值与对应的实际数据之间的拟合程度，拟合程度越高，趋势线的可靠性就越高；

2）将图像序列按采集聚焦程度由模糊到清晰再到模糊进行排序，对其进行阈值设定，并根据被测物体的灰度值选取具体区域；

3）连接阈值区域当中最大组件数的部分，将连接部分的区域形状与被测物体形状进行比较；如果连接部分具有相似的形状，则将其纳入输出；

4）确定阈值连接最大部分的最小周长，创建出一个与坐标轴平行的矩形，生成一个平行于左上角和右下角所描述的坐标轴的矩形，把两个区域合并成一个区域，求出两个矩形的交集；

5）根据参数转换方法，将算子shape_trans的参数类型设为outer_circle，设置输入区域的形状，将其定义域缩减为被测物体的区域，然后将采集到的单通道图像融合为多通道图像，并依次访问多通道图像中每个单通道灰度图；

6）使用多个焦点级别提取深度信息，通过高通滤波和焦距级别的方法获取聚焦最清晰地方的深度图，对其进行均值滤波，并选择不同通道图像的灰度值；

7）将深度图使用scale_image_max算子计算出最小值和最大值，并将图像缩放到字节图像的最大值范围，再进行均值滤波，滤波后使用compose2算子将全聚焦图像与均值滤波后的图像转化二通道图像，生成的二通道图像即为三维重建图。

2.根据权利要求1所述的三维重建方法，其特征在于：步骤1）中图像序列的预处理具体包括：1-1）图像去噪和平滑，使用均值滤波，消除图像尖锐的噪声；1-2）将图像序列按采集聚焦程度由模糊到清晰再到模糊进行排序。

3.根据权利要求1所述的三维重建方法，其特征在于：步骤2）中图像序列阈值设定时，采集区域在0—255区域之间。

4.根据权利要求1所述的三维重建方法，其特征在于：步骤1）中采集的图像序列大于10张。

5.根据权利要求1所述的三维重建方法，其特征在于：步骤6）中提取的深度信息为每个深度估计返回一个置信值，其中这个值越大，深度估计的置信值就越高。