[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

说明书

本发明公开了一种基于液态镜头深度聚焦的三维重建方法，包括以下步骤：对相机采集到的图像序列进行预处理；将图像序列排序，阈值设定；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；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，求出两个矩形的交集；根据参数转换方法设置输入区域的形状；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的每个通道；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；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。本方法操作更为简单便捷，具有较好的鲁棒性和准确性。

技术领域

本发明属于计算机视觉技术领域，具体涉及一种基于液态镜头深度聚焦的三维重建方法及装置。

背景技术

随着机器视觉技术的不断发展，三维重建技术取得了巨大进步。传统的三维重建装置所用图像采集装置主要是深度相机。目前的深度相机根据其工作原理可以分为三种：TOF、结构光和RGB双目视觉。前两者视觉方式为主动式，后者为被动式。TOF相机的工作原理是根据光的飞行时间直接测量，可以测量较远距离，一般在100米以内，不容易受外界环境光照变化和被测物体纹理的影响；结构光相机的工作原理是通过投影仪向待检元件表面投射合成编码的光栅条纹，这类具有特定结构的光由于被摄体的深度区域不同而采集不同图像的相位信息，使用计算单元将这种结构变化转化为深度信息，提升特征匹配效果；RGB双目视觉相机的工作原理是RGB图像的特征点匹配，再用三角测量间接计算，根据相机的基线距离、焦距、图的几何关系和坐标系的变换，可以获得目标的三维信息。

目前，TOF相机深度图分辨率很难提高，会受多重反射的影响，而且由于需要全面照射，所以功耗也很高；结构光相机虽然准直性要求和成本低，但是易受外界环境光照强度的影响；RGB双目视觉相机受光照变化和被测物体纹理影响很大，导致夜晚无法使用，由于基线限制，一般只能测量较近的距离，距离越远越不准确。现急需一种可以快速、精确地改变物体的工作距离从而得到被测物体的图像序列进行重建的三维重建装置。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于液态镜头深度聚焦的三维重建方法，该方法操作更为简单便捷，具有较好的鲁棒性和准确性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

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，对相机采集到的图像序列进行预处理；

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；如果连接部分具有类似的形状，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。