[发明专利]立体视觉三维重建系统及方法

说明书

本发明实施例提供了一种立体视觉三维重建系统及方法，其中，该系统包括：第一相机、第二相机以及计算机，所述第一相机和所述第二相机固定联结，所述第一相机和所述第二相机同步围绕待重建物体移动，在多个视角位置上同步采集所述待重建物体的图像；所述计算机根据所述第一相机和所述第二相机采集的图像，确定所述第一相机在所述多个视角位置上的运动关系，根据所述运动关系和所述第一相机在多个视角位置上采集的图像，重建所述待重建物体的三维模型。该方案避免第三方标定设备的使用，有利于降低成本；使得提高了数据的准确性，有助于恢复待重建物体真实尺度的表面形貌；避免物体运动控制设备的使用。

技术领域

本发明涉及三维重建技术领域，特别涉及一种立体视觉三维重建系统及方法。

背景技术

目前使用立体视觉技术进行多视角重建的方法主要有：单摄像机/双摄像机围绕物体运动进行多视角重建、单/双摄像机不动物体旋转实现多视角重建、多摄像机固定不动从多个角度采集物体表面图像进行重建等。第一种方法使用灵活，但需要第三方设备标定单/双摄像机的运动，且恢复的三维形貌往往不能得到被测物体真实的物理尺度，只能得到近似模型；第二种方法需要额外的物体运动控制设备，成本较高，使用不灵活；第三种方法往往也需要提前标定多摄像机之间的位置，设备成本较高，使用不灵活。

例如，现有技术中有以下几种技术方案：

第一：该技术方案公开了一种基于双目立体视觉系统的多视角三维重建方法，包括根据被重建物体规模，设计双目立体视觉系统，提前对双目立体视觉系统摄像头进行标定，制作双目立体视觉系统恢复三维信息的查找表；双目摄像头采集被重建物体视频信息，对右摄像头采集的视频信息进行单应变换，单应性变换后和左摄像头视频信息进行立体匹配得到被重建物体视差图，由视差图恢复被重建物体对应的三维信息；得到被重建物体不同视角三维点云信息，经过点云预处理、粗配准、精配准，将不同视角三维点云转换到同一坐标系下，完成对被重建物体多视角的三维重建。

该技术本质上是使用两个摄像机采集的图像进行重建，不能消除相机性能差异对图像采集的影响；且要求物体做多角度旋转运动，需要第三方运动控制机构。

第二：该技术方案公开了一种基于双目立体视觉多视角的物体表面重建方法，包括：(1)构建双目立体视觉系统，并对系统进行标定；(2)对物体多视角摄像，获得物体表面三维空间信息；(3)计算转轴的三维空间信息；(4)计算旋转矩阵和平移向量，对物体表面三维空间信息进行配准；(5)对物体表面进行重建。本发明还公开了一种基于双目立体视觉多视角的物体表面重建装置，包括转盘、电机、投影仪、左摄像机、右摄像机和计算机。

该技术本质上也是使用两个摄像机采集的图像进行重建，不能消除相机性能差异对图像采集的影响；也需要转盘等装置带动被测对象做旋转运动。

第三：该技术方案公开了一种可移动文物的多视角三维重建方法及装置，包括：获取待进行三维重建的文物的两组影像，其中，两组影像中一组影像需要连同测量控制板一起获取，两组影像分别是利用相机通过围绕放置在不同位置的不同支撑台面上的文物拍摄多圈影像得到，拍摄两组影像中第一组影像时文物的顶部不与文物所在的支撑台面接触，拍摄两组影像中第二组影像时文物的底部不与文物所在的支撑台面接触；根据两组影像生成文物的部分密集点云，基于测量控制板上的多个控制点构建三维坐标系，在三维坐标系中将部分密集点云进行合并生成文物的密集点云；根据文物的密集点云重建文物的三维模型。

该技术需要额外的测量控制板，提供控制点完成多视角坐标系的统一。

发明内容