[发明专利]三维重建成像系统和三维重建成像方法

说明书

技术领域

本发明实施例涉及图像处理领域，尤其涉及一种三维重建成像系统和一种三维重建成像方法。

背景技术

三维技术的应用越来越普遍。三维重建是指对要成像的三维对象建立适合计算机表示和处理的三维数学模型。传统的三维重建方法包括人工渲染、激光点云、多视角照相等方法。人工渲染的方法工作量大，而且模型的几何精准性和纹理精准性都无法保证。激光点云的方案能够得到精准的几何模型，但是无法得到精确的纹理。多视角照相的方法既可以恢复几何模型，也能够同时得到模型的表面纹理。但是基于多视角照相的三维重建的精度很大程度上取决于所拍摄的图像对对象的覆盖程度。过少覆盖会造成重建精度降低，甚至产生变形及空洞，过多覆盖会降低重建速度，甚至无法产生最终模型。

传统地，基于多视角照相的三维重建方法从不同视角拍摄的图像中计算对象的空间形状，并利用这些图像为对象的几何模型添加纹理。因此，图像的成像位置和角度、图像之间的夹角、图像内容的分辨率会综合影响三维重建结果的几何精度，也会直接影响纹理的清晰度。

因此，需要提供一种三维重建成像系统和三维重建成像方法来克服或缓解上述技术问题的至少一部分。

发明内容

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种三维重建成像系统，包括：

至少一个图像采集设备；以及

控制器，配置为设置针对所述图像采集设备的至少一个拍摄参数；根据至少一个拍摄参数计算所述图像采集设备的多个拍摄位置；进行控制以使所述图像采集设备在所述拍摄位置处分别对待成像对象进行拍摄以获取与待成像对象对应的多个图像；对所述多个图像进行三维重建以得到待成像对象的三维模型。

例如，拍摄参数可以包括图像采集设备的环绕层数N、每一个环绕层的环绕圈数M_i、环绕半径R_ij、竖直拍摄夹角和相邻两个拍摄位置之间的水平拍摄夹角，其中N和M_i是大于1的整数，i表示第i环绕层，i＝1......N，j表示第j环绕圈，j是大于等于1的整数。

例如，可以根据待成像对象的尺寸和外观复杂度来设置所述拍摄参数。

例如，拍摄参数可以被设置为：外侧环绕层的环绕圈数小于等于内侧环绕层的环绕圈数；外侧环绕层的水平拍摄夹角大于等于内侧环绕层的水平拍摄夹角；同一环绕层中不同环绕圈的水平拍摄夹角差不超过15％；同一环绕层中不同环绕圈的环绕半径在第一平面上的投影长度差不超过15％；以及外侧环绕层中的所有环绕圈在第一平面上的最小投影半径大于内侧环绕层中的所有环绕圈在第一平面上的最大投影半径。

例如，控制器可以被配置为执行以下步骤来计算第i环绕层、第j环绕圈处的多个拍摄位置：步骤S221，令计数值num为初始计数值0；步骤S223，确定(θ_ij*num)是否小于360°，如果是则执行步骤S225；步骤S225，将极坐标(R_ij，θ_ij*num，)转换为直角坐标(x_num+1，y_num+1，z_num+1)；令num＝_num+1，并返回步骤S223。

例如，控制器可以被配置为如果在步骤S223中的确定结果为否，则执行步骤S227，其中将步骤S225中得到的直角坐标(x₁，y₁，z₁)......(x_num+1，y_num+1，z_num+1)作为相应拍摄位置。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种三维重建成像方法，包括：设置针对图像采集设备的至少一个拍摄参数；根据至少一个拍摄参数计算所述图像采集设备的多个拍摄位置；使所述图像采集设备在所述多个拍摄位置处分别对待成像对象进行拍摄以获取与待成像对象对应的多个图像；对所述多个图像进行三维重建以得到待成像对象的三维模型。

根据本发明实施例，能够根据例如待成像对象的尺寸和复杂程度，自动生成图像采集设备的多个拍摄位置，从而获取适当数目及视角的图像以便进行三维重建，提高图像的拍摄效率。

附图说明

通过参考附图更加清楚地理解本发明实施例的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的三维重建成像系统的方框图；

图2示出了根据本发明实施例的三维重建成像方法的流程图；