[发明专利]一种基于三维映射表的三维点云快速重建方法

摘要

本发明公开了一种基于三维映射表的三维点云快速重建方法，获取相机的参数矩阵，根据参数矩阵生成三维映射表，通过查询三维映射表得到图像坐标在不同像素值时的世界坐标，从而形成图像的三维点云。本发明的方法可以有效降低三维点云恢复的计算量，仅通过查询三维映射表，即可实现三维点云的恢复，具有高实时性、低计算量的优点。

主权项

1.一种基于三维映射表的三维点云快速重建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，进行相机标定，得到相机的参数矩阵P；步骤二，根据参数矩阵P生成三维映射表，三维映射表的(x,y,d)位置上存储的是图像坐标(x,y)在像素值为d时对应的世界坐标(Xxyd,Yxyd,Zxyd)；步骤三，利用相机获取深度视频流，遍历深度视频流中的每帧图像上的图像坐标(x,y)的不同像素值d，图像坐标(x,y)在像素值为d时在三维映射表中对应的位置为(x,y,d)，查询三维映射表得到位置(x,y,d)对应的世界坐标(Xxyd,Yxyd,Zxyd)，每帧图像上的所有图像坐标(x,y)在不同像素值d时的世界坐标(Xxyd,Yxyd,Zxyd)形成该帧图像的三维点云；所述步骤二中根据参数矩阵P生成三维映射表，包括以下步骤：步骤2.1：定义三维映射表的结构，三维映射表包括坐标轴x、坐标轴y和坐标轴d，其中，坐标轴x是图像坐标(x,y)的横坐标，坐标轴y是图像坐标(x,y)的纵坐标，坐标轴d是图像坐标(x,y)的像素值；步骤2.2：针对图像坐标系上所有的图像坐标(x,y)，分别计算每个图像坐标(x,y)在不同像素值d时对应的世界坐标系上的世界坐标(Xxyd,Yxyd,Zxyd)，利用求得的世界坐标(Xxyd,Yxyd,Zxyd)填充三维映射表；所述步骤2.2的实现方法包括：步骤2.2.1：求图像坐标(x,y)对应的射线与世界坐标系中的X‑Y平面的夹角θxy：其中，H表示相机在世界坐标系中的架设高度，Xxy和Yxy分别表示图像坐标(x,y)对应的世界坐标的横坐标和纵坐标；步骤2.2.2：遍历图像坐标(x,y)处的像素值d，d∈[0,255)，计算图像坐标(x,y)在像素值为d时对应的世界坐标(Xxyd,Yxyd,Zxyd)：Zxyd＝H‑kdsinθxy其中，pij(1≤i≤3,1≤j≤4)表示参数矩阵P中的元素；k为像素值与实际距离的比值；步骤2.2.3：选取下一个图像坐标(x,y)，重复步骤2.2.1和步骤2.2.2，直至遍历完整幅图片中的所有图像坐标，得到三维映射表。