[发明专利]一种动态虚拟相机三维成像方法

权利要求书

1.一种动态虚拟相机三维成像方法，其特征在于，方法采用动态虚拟相机三维成像系统，系统包括相机(1)、相机(1)的镜头侧的旋转双棱镜装置(2)和光学测距装置(3)，旋转双棱镜装置(2)包括第一旋转棱镜(21)、第二旋转棱镜(22)以及旋转棱镜各自的旋转驱动机构和支撑机构，旋转驱动机构调整旋转双棱镜装置(2)绕光轴方向的角度，相机(1)和旋转双棱镜装置(2)之间装有分光器件(4)，分光器件(4)的分光面与系统光轴成预配置的角度，分光器件(4)保证光学测距装置(3)的发射光束偏转到光轴方向上，并且保证相机(1)将通过旋转双棱镜装置(2)之后的外界光线捕获并成像；

基于上述系统，方法包括以下步骤：

S1、调整动态虚拟相机三维成像系统的位姿和角度，并基于调整后的动态虚拟相机三维成像系统建立工作坐标系，标定相机光心位置，以及相机(1)到分光器件(4)的距离与光学测距装置(3)到分光器件(4)的距离之差；

S2、通过控制旋转双棱镜装置(2)的运动规律改变相机(1)的成像视轴指向，在旋转双棱镜装置(2)达到预期位置时触发相机(1)采集该视角下目标场景的图像信息，所述预期位置为多个，获得多个不同视角的图像，并结合动态虚拟相机立体匹配算法和三角测量原理恢复公共视场区域内的三维信息，得到多视角三维重建结果；

S3、触发相机(1)采集该视角下目标场景的图像信息时，记录光学测距装置(3)提供的距离信息，并基于旋转双棱镜装置(2)达到预期位置时的双棱镜转角组合计算三维坐标，生成与不同的视角一一对应的三维光学基准点集；

S4、通过比较光学基准点集与对应的多视角三维重建结果，得到一系列目标点的三维重建误差分布情况，结合数值拟合方法建立三维重建误差模型，修正全局范围内的三维重建信息，得到修正后的三维图像。

2.根据权利要求1所述的一种动态虚拟相机三维成像方法，其特征在于，S1的具体步骤包括：

S11、沿着光轴方向依次布置相机(1)、分光器件(4)和旋转双棱镜装置(2)，保证相机(1)的成像视场不被遮挡，调整光学测距装置(3)的位姿和角度，使其发射光束经过分光器件(4)反射之后垂直进入旋转双棱镜装置(2)；

S12、调整后，根据右手定则建立动态虚拟相机三维成像系统的工作坐标系O-XYZ，原点O固定于相机光心位置，Z轴与相机视轴方向重合，X轴和Y轴均与Z轴正交，其正方向分别为水平向右和垂直向下；

S13、利用相机(1)透过分光器件(4)和旋转双棱镜装置(2)采集靶标图像，在工作坐标系下结合靶标的几何约束重建其三维信息，获取靶标点沿着相机视轴指向的光程长度，同时利用光学测距装置(3)透过旋转双棱镜装置(2)测量靶标距离，计算相机(1)到分光器件(4)的距离与光学测距装置(2)到分光器件(4)的距离之差，所述距离之差与靶标距离和靶标点沿着相机视轴指向的光程长度之差相等。