[发明专利]一种高精度三维重建方法、系统、计算机设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种高精度三维重建方法、系统、计算机设备及存储介质，其中，该方法包括：对成像装置进行位置标定；计算每个平面标靶的正交绝对相位分布图；建立成像装置坐标系，在归一化平面上拟合出对应的极线；计算极线的点与成像装置的光心组成的射线与对应平面标靶的交点，拟合出投影光线并建立投影映射系数表；向被测物体投射图案，成像装置采集被测物体的目标图像，计算并查找目标图像中各绝对相位对应的投影映射系数，利用投影映射系数计算得到对应的空间三维点坐标。本发明预先建立投影映射系数表，获取被测物体的目标图像中各绝对相位对应的投影映射系数，根据投影映射系数计算出被测物体空间三维点坐标，整个计算过程更加严谨精确。

技术领域

本发明涉及三维成像技术领域，尤其涉及一种高精度三维重建方法、系统、计算机设备及存储介质。

背景技术

单目结构光三维成像系统是一种非接触式、全场测量的光学三维数字成像系统。单目结构光测量系统是利用投影装置投影一组正弦光栅或准正弦光栅到物体表面，采用成像装置采集经物体表面面形调制后的条纹图，结合相移技术计算每一测量点的空间相位值，之后利用相位信息在成像装置和投影装置的像面上找到对应点，根据三角测量法计算得到物体表面的三维信息。单目结构光成像系统由于其高成像密度、高成像速度、高测量精度和高测量普适性而得到广泛应用。对系统的成像装置和投影装置进行标定是三维成像和测量技术的关键步骤，其中对成像装置标定的方法已较为成熟且精度较高，而对投影装置的标定现有技术提出了一些标定方法，比较典型的有：1、基于虚拟标志点的投影标定方法；2、基于相移技术的投影标定方法。第1种方法是通过计算投影装置投射的投射标定图案计算出世界坐标系Z＝0平面和投影装置“成像平面”之间的关系，第2种方法是通过让投影装置投射标定图案来建立世界坐标系下Z＝0平面和投影装置“成像平面”之间的关系。

现有技术提出的投影标定方法都是将投影装置视为逆成像装置，并且通常使用的投影装置为DLP(Digital Light Processing，即为数字光处理)或LCD(Liquid CrystalDisplay，即为液晶显示器)，这也导致了传统的三维测量系统较庞大，结构不紧凑，在许多应用场合下方便性较差。随着MEMS(Micro Electro-Mechanical System，即微机电系统)技术的发展，其凭借着系统结构紧凑、体积小和成本低等诸多优点在三维测量领域中广泛应用。然而，目前基于MEMS投影装置的三维测量系统在对投影装置进行标定时，由于依旧采用传统的标定算法进行标定，导致三维重建的精度降低，严重影响了三维重建的准确度。

发明内容

本发明实施例提供了一种高精度三维重建方法、系统、计算机设备及存储介质，旨在解决现有技术中基于MEMS投影装置的三维测量系统的三维重建精度不足的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于投影光线标定的高精度三维重建方法，包括以下步骤：

对成像装置进行位置标定；

利用投影装置向处于不同位置时的平面标靶投射图案，并通过所述成像装置采集每个所述平面标靶的标靶图像，计算得到每个所述平面标靶的正交绝对相位分布图；

以所述成像装置的光心为原点建立成像装置坐标系，以指定位置的平面标靶的绝对相位为标准相位，在每个所述正交绝对相位分布图上查找与所述标准相位相同的第一亚像素点，并将各所述第一亚像素点转换为归一化平面上的点，并在所述归一化平面上拟合出对应的极线；

计算所述归一化平面上每一极线的所有点与所述成像装置的光心所组成的射线与对应所述平面标靶的交点，并利用所述交点拟合出对应的投影光线；

根据所述投影光线与所述归一化平面上各点的位置关系建立投影映射系数表；

利用投影装置向被测物体投射图案，并通过所述成像装置采集所述被测物体的目标图像，计算所述目标图像的正交绝对相位分布图，在所述投影映射系数表中查找所述目标图像的正交绝对相位分布图中各绝对相位对应的投影映射系数，利用所述投影映射系数计算得到对应的空间三维点坐标。