[发明专利]一种快速高效的镜面物体表面三维重建的新方法

权利要求书

1.一种快速高效的镜面物体表面三维重建的新方法，其特征在于不需要接触物体且重建精度高，包括以下步骤：

步骤1：多目相机的标定，统一世界坐标系；

步骤2：对多目采集系统采集到的光源模板在反射目标上的反射图像进行图像处理，并依据获得的像素坐标结合多目相机的标定原理分别求解出光源点坐标，反射点坐标和光心坐标；

步骤3：依据光的反射原理结合各组光源点坐标，反射点坐标和光心坐标求解重建目标表面的梯度点云；

步骤4：依据梯度点云进行积分计算，求出物体表面的高度点云并做平滑滤波处理，最后依据高度点云绘制物体表面三维重建图。

2.根据权利要求1所述的一种快速高效的镜面物体表面三维重建的新方法，其特征在于：利用几何光学原理，通过图像处理的过程对镜面目标不规则表面进行的三维重建，整个过程不需要对物体进行接触，对于高精密物体的安全具有非常重要的意义。

3.根据权利要求1所述的一种快速高效的镜面物体表面三维重建的新方法，其特征在于：对于多目重建系统的标定，本发明采用两两标定的方法，即对相机1和相机2，相机1和相机3，相机1和相机4分别进行双目标定；则这三组标定的世界坐标系都会与相机1的摄像机坐标系重合，从而统一了世界坐标系，而由各组双目标定所得到的旋转和平移矩阵，又能得到相机2，相机3，相机4与相机1的关系。

4.根据权利要求1所述的一种快速高效的镜面物体表面三维重建的新方法，其特征在于：求解光源点坐标时，将一个高反射平面镜放置在载物平台上，相机采集显示屏相对于载物面的镜像，依靠采集图像的像素坐标结合多目标定原理求解出光源点镜像的坐标，再依据光源点镜像与光源点关于高反射平面镜对称的特点成功获得光源点坐标。

5.根据权利要求1所述的一种快速高效的镜面物体表面三维重建的新方法，其特征在于：求解反射点坐标时，首先预设高度值，然后通过迭代逼近的方法减小误差，迭代逼近算法为预设反射点的高度为h1,求解出反射点世界坐标，结合光源点，光心的世界坐标求解出梯度，再积分求出高度点云，设实际求出的高度点云中此处高度为h2,我们将h2预设为反射点的高度，重新求解反射点世界坐标，并重复上面的步骤，再度求解梯度及高度，设第i次计算高度为hi,第i+1次计算高度为hi+1,直到(hi+1-hi)/hi0.01终止循环。

6.根据权利要求1所述的一种快速高效的镜面物体表面三维重建的新方法，其特征在于：根据光的反射原理，利用光源点，反射点及光心的坐标求取梯度点云后，积分获得高度点云，做平滑滤波后获得重建表面图。