[发明专利]一种激光散斑结构光及深度信息的三维重建方法

说明书

技术领域

本发明属于机器视觉研究领域，是一种基于激光散斑结构光的三维重建。

背景技术

三维重建技术是机器视觉研究的重要课题之一，是指其通过三维物体的图像来恢复三维物体的三维空间几何形状。一般三维重建的方式有通过双摄像机的双目视差原理通过三角测量法，或者通过结构光来获得空间编码，通过三角测量法来获得深度信息。

本发明意在用一种激光散斑结构光来获得深度信息，类似的发明如微软的kinect亦是通过此种方法来获得物体的深度信息(通过激光散斑的互相关函数来匹配不同深度)，不同的在于通过散斑后再获得深度信息的算法，本发明提出通过细化窗口对逐个像素块通过多支持向量机并行分类编码来获得每个像素窗口的深度，通过深度信息反解摄像机模型来获得物体在世界坐标系下的坐标。

三维重建一般是根据已经标定好的摄像机通过已知的标定内、外部参数来求解物点的世界坐标，而求解过程因为摄像机模型和求解方程组的限定决定了求解的结果只能是一条射线方程，而无法通过其方程直接得到物点的3个世界坐标。本发明意在提出一种新的方式来获取物点的深度坐标，进而通过线性摄像机模型与径向畸变的方程来直接求解物点的三维世界坐标系下的3个坐标。

当激光通过粗糙透明表面(如毛玻璃)并投射在物体表面时，在物体表面可以观察到无规则分布的明暗斑点，即激光散斑。这种激光散斑的产生是当激光照射在粗糙表面上时，表面上每一点都要散射光，而空间个点都接收这些相干散射光的照射就形成了激光散斑，散斑场按光路分为两种，一种散斑场是在自由空间中传播而形成的(也称作客观散斑)，另一种是由透镜成像形成的(也称作主观散斑)，本发明使用的是后者。

而对于空间各点形成的规则散斑，其中包含了空间每点的深度信息，通过红外摄像机来捕获所形成的散斑，通过特征的提取，分类器(SVM)的训练，最终可以获得关于空间每点所形成的散斑中所包含的深度信息。

由所获得的深度信息，通过公式λuv1=fusuo0fvvo001RTxwywzw1=KRTxwywzw1]]>来求解空间各点的三维坐标。