[发明专利]一种基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法及系统。该方法包括标定步骤：通过双目相机采集测量空间中不同姿态下的标靶图像并进行对应点匹配；计算双目相机的初始内参和不同姿态下的双目相机的绝对外参；并基于构建的目标函数进行参数优化；重建步骤：通过线激光投射器投射各个角度的单条线激光至被测场景，并通过双目相机获取每一角度下的激光光条图像对；提取激光光条图像中的激光中心线；利用立体视觉的极线约束与激光中心线之间的特征搜索出激光光条图像对中的对应匹配点；基于激光光条图像对中的对应匹配点，根据标定参数和测量模型计算出单个视角下物体的三维点云数据。本发明具有实现室内场景的高效、高精度三维重建的优点。

技术领域

本发明涉及光学三维数字成像技术领域，尤其涉及一种基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法及系统。

背景技术

光学三维测量以非接触、高效、高精度的特点，被广泛应用于各类不同尺寸、复杂形状与材质的物体三维重建。近年来，随着人们对于精确的几何室内模型需求量的增加，以及一系列室内位置服务的推广发展，室内场景的三维重建技术得到了越来越多学者的关注。

在众多三维重建的技术当中，主动式测量方法由于其利用特定光源来重建场景，比单一的被动式测量方法更适用于弱纹理的室内场景；传统条纹投影轮廓术由于其面阵照明亮度低与分辨率差的缺陷，导致其在重建的精度、效率、稳定性等方面表现不佳；相比之下，激光扫描三维测量技术凭借其非接触、精度高、适用范围广等优点，目前已经成为室内场景重建中最受关注的技术。

目前的激光扫描三维测量技术中，点激光由于覆盖区域为一个小点，扫描过程会出现缺失的情况，导致效率低下，重建精度不高，点云稀疏；面激光虽然可以一次性覆盖住大面积区域，提高效率，但是制作成本很高，在场景表面梯度变化大的区域会产生遮挡，灵活性较差，

发明内容

本发明的目的是提供一种基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法及系统，旨在解决现有室内场景的三维重建的效率和精度难以兼得的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法，其特征在于，包括：

标定步骤：

通过双目相机采集测量空间中不同姿态下的标靶图像，并基于编码原则唯一性对所述双目相机进行标靶图像对应点匹配；

利用标靶的初始三维坐标和所述双目相机的初始内参，基于相机成像模型，计算并得到不同姿态下的所述双目相机的绝对外参；

基于所述双目相机的绝对外参，构建目标函数以优化所述标靶的初始三维坐标和所述双目相机的内参和外参，以获取精确的标定参数；

重建步骤：

通过线激光投射器投射各个角度的单条线激光至被测场景，并通过所述双目相机获取每一角度下的激光光条图像对；

提取所述激光光条图像中的激光中心线；

利用立体视觉的极线约束与激光中心线之间的特征搜索出所述激光光条图像对中的对应匹配点；

基于所述激光光条图像对中的对应匹配点，根据所述标定参数和测量模型计算出单个视角下物体的三维点云数据。

第二方面，本发明实施例提供一种基于线激光振镜扫描的双目三维重建系统，其特征在于，包括：

标定系统：

匹配单元，用于通过双目相机采集测量空间中不同姿态下的标靶图像，并基于编码原则唯一性对所述双目相机进行标靶图像对应点匹配；

参数获取单元，用于利用标靶的初始三维坐标和所述双目相机的初始内参，基于相机成像模型，计算并得到不同姿态下的所述双目相机的绝对外参；