一种物体三维重建方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种物体三维重建方法，涉及三维重建领域，该方法包括：连续变焦并采集包含目标物体的一系列图像以及各个图像的拍摄焦距；采集各个图像上的正焦区域，并根据各个图像的拍摄焦距，进行三维重建；正焦区域为准确对焦的区域。本发明专利技术还公开了一种物体三维重建系统，包括：图像采集模块、变焦驱动模块、拍摄焦距采集模块、正焦区域识别模块以及三维重建模块。本发明专利技术避免常规视差法三维重建在若干区域深度不精确问题，同时该方法只需要一个拍摄镜头，在一个位置即可获得物体的三维模型；本发明专利技术易于实现，在三维重建等领域具有应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物体三维重建领域，特别涉及一种物体三维重建方法及其系统。
技术介绍
三维重建具有广泛的应用领域，包括体积测量、立体显示、3D打印、物体模型建立等。现有三维重建一般采用双目时差法，通过两个摄像头对物体进行拍摄，通过两个拍摄图像的微小差别，获得物体的立体信息并进行三维重构。然而，这种方法存在不足之处：三维物体的一些局部区域，在两张图像中，并不同时出现，当物体的局部出现在左图像并且未出现在右图像，此时该位置的深度信息的处理往往是不精确的。综上，现有技术由于其技术原理本身的缺陷，造成局部区域不能很好地获得图像深度信息，影响物体的三维重建，需要探求一种物体三维重建新方法。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种物体三维重建方法，旨在解决现有技术由于其技术原理本身的缺陷，造成局部区域不能很好地获得图像深度信息，影响物体的三维重建的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种物体三维重建方法，包括：连续变焦并采集包含目标物体的一系列图像以及各个所述图像的拍摄焦距；采集各个所述图像上的正焦区域，并根据各个所述图像的拍摄焦距，进行三维重建；所述正焦区域为准确对焦的区域。在该技术方案中，采集一系列变焦图像以及这些图像对应的焦距，各个图像上存在正焦像素点和失焦像素点，此时，正焦像素点对应的拍摄物体局部区域与拍摄焦距相对应。一方面，提取各个图像上正焦区域，另一方面将各个图像的焦距转换成具有深度信息的物距，将二者重组，即可实现三维重建。该技术方案提供了一种快速三维重建方法，避免了双目视差法三维重建局部区域获得不了精确的三维深度信息。进一步而言，所述采集各个所述图像上的正焦区域，包括：将所述目标物体划分为若干子区域，计算各个子区域在各个所述图像中的对焦评价函数值；所述对焦评价函数值用于进行所述目标物体的局部对焦的评价；将所述子区域划分给对焦评价函数值最大的所述图像；其中，各个所述图像划分获得的所述子区域的集合构成所述正焦区域。在该技术方案中，将目标物体划分为若干子区域，通过对焦评价函数，将子区域划分至不同焦距的图像内，获得各个子区域的深度信息。有益之处在于，获取的子区域深度信息高，可以管控子区域大小，细化深度信息。进一步而言，所述计算各个子区域在各个所述图像中的对焦评价函数值，包括：采集第i张图片中第k个子区域Jk中M×N个像素的RGB值；计算对焦评价函数值所述其中，所述i、k、M、N为自然数，所述x满足1≤x≤M，所述y满足1≤y≤N，所述Ri(x,y)、Gi(x,y)、Bi(x,y)分别为像素的RGB值；所述为子区域Jk内R像素平均值，所述为子区域Jk内G像素平均值，所述为子区域Jk内B像素平均值。在该技术方案中，通过获取RGB三色的对焦评价函数，对焦评价精度高。进一步而言，所述根据各个所述图像的拍摄焦距进行三维重建，包括：提取各个所述拍摄焦距下的正焦区域，生成图层；根据所述拍摄焦距，获得各个图层的物距；根据所述物距，叠加所述图层，形成三维模型。在该技术方案中，将各个正焦区域转换为图层，并根据物距信息，重建三维模型；图层可替换性高，便于三维模型的修改。进一步而言，所述根据各个所述图像的拍摄焦距进行三维重建，还包括：根据所述物距或焦距，生成图层放大倍率，修正各个图层的尺寸。在该技术方案中，基于近大远小原理，根据焦距对各个图层的尺寸大小进行修正，即越靠近镜头的物体，放大倍率越小；其有益之处在于，提高三维建模的精度和准确性。有鉴于现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种物体三维重建系统，包括：图像采集模块，用于连续采集目标物体的拍摄图像；变焦驱动模块，用于驱动所述图像采集模块连续变焦；拍摄焦距采集模块，用于连续采集所述拍摄图像的焦距；正焦区域识别模块，用于识别各个所述拍摄图像的正焦区域，所述正焦区域为准确对焦的区域；三维重建模块，用于根据各个所述的拍摄图像和拍摄焦距重建所述目标物体的三维模型。在该技术方案中，采集一系列变焦图像以及这些图像对应的焦距，各个图像上存在正焦像素点和失焦像素点，此时，正焦像素点对应的拍摄物体局部区域与拍摄焦距相对应。一方面，提取各个图像上正焦区域，另一方面将各个图像的焦距转换成具有深度信息的物距，将二者重组，即可实现三维重建。该技术方案提供了一种快速三维重建系统，避免了双目视差法三维重建局部区域获得不了精确的三维深度信息。进一步而言，所述正焦区域识别模块，包括：子区域分割单元，用于将所述目标物体划分为若干子区域；对焦评价单元，用于计算各个子区域在各个所述图像中的对焦评价函数值；所述对焦评价函数值用于进行所述目标物体的局部对焦的评价；子区域划分单元，用于将所述子区域划分给对焦评价函数值最大的所述图像；其中，各个所述图像划分获得的所述子区域的集合构成所述正焦区域。在该技术方案中，将目标物体划分为若干子区域，通过对焦评价函数，将子区域划分至不同焦距的图像内，获得各个子区域的深度信息。有益之处在于，获取的子区域深度信息高，可以管控子区域大小，细化深度信息。进一步而言，所述对焦评价单元，被配置为：采集第i张图片中第k个子区域Jk中M×N个像素的RGB值；计算对焦评价函数值所述其中，所述i、k、M、N为自然数，所述x满足1≤x≤M，所述y满足1≤y≤N，所述Ri(x,y)、Gi(x,y)、Bi(x,y)分别为像素的RGB值；所述为子区域Jk内R像素平均值，所述为子区域Jk内G像素平均值，所述为子区域Jk内B像素平均值。在该技术方案中，通过获取RGB三色的对焦评价函数，对焦评价精度高。进一步而言，所述三维重建模块，被配置为：提取各个所述拍摄焦距下的正焦区域，生成图层；根据所述拍摄焦距，获得各个图层的物距；根据所述物距，叠加所述图层，形成三维模型。在该技术方案中，将各个正焦区域转换为图层，并根据物距信息，重建三维模型；图层可替换性高，便于三维模型的修改。进一步而言，所述三维重建模块，被配置为：提取各个所述拍摄焦距下的正焦区域，生成图层；根据所述拍摄焦距，获得各个图层的物距；根据所述物距或焦距，生成图层放大倍率，修正各个图层的尺寸，根据所述物距，叠加所述图层，形成三维模型。在该技术方案中，基于近大远小原理，根据焦距对各个图层的尺寸大小进行修正，即越靠近镜头的物体，放大倍率越小；其有益之处在于，提高三维建模的精度和准确性。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过采集一系列变焦图像以及这些图像对应的焦距，各个图像上存在正焦像素点和失焦像素点，此时，正焦像素点对应的拍摄物体局部区域与拍摄焦距相对应。一方面，提取各个图像上正焦区域，另一方面将各个图像的焦距转换成具有深度信息的物距，将二者重组，即可实现三维重建。该技术方案提供了一种快速三维重建方法，避免了双目视差法三维重建局部区域获得不了精确的三维深度信息。同时，本专利技术只需要一个拍摄镜头，在一个位置即可获得物体的三维模型。附图说明图1是本专利技术一具体实施方式的流程示意图；图2是本专利技术一具体实施方式中三维建模示意图；图3是本专利技术一具体实施方式的系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：如图1所示，本专利技术一实施例中提供一种物体三维重建方法，包括：连续变焦并采集包含目标物体的一系列图像以及各个所述图像的拍摄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物体三维重建方法，其特征在于，所述方法包括：连续变焦并采集包含目标物体的一系列图像以及各个所述图像的拍摄焦距；采集各个所述图像上的正焦区域，并根据各个所述图像的拍摄焦距进行三维重建；所述正焦区域为准确对焦的区域。

【技术特征摘要】
1.一种物体三维重建方法，其特征在于，所述方法包括：连续变焦并采集包含目标物体的一系列图像以及各个所述图像的拍摄焦距；采集各个所述图像上的正焦区域，并根据各个所述图像的拍摄焦距进行三维重建；所述正焦区域为准确对焦的区域。2.如权利要求1所述的一种物体三维重建方法，其特征在于，所述采集各个所述图像上的正焦区域，包括：将所述目标物体划分为若干子区域，计算各个子区域在各个所述图像中的对焦评价函数值；所述对焦评价函数值用于进行所述目标物体的局部对焦的评价；将所述子区域划分给对焦评价函数值最大的所述图像；其中，各个所述图像划分获得的所述子区域的集合构成所述正焦区域。3.如权利要求2所述的一种物体三维重建方法，其特征在于，所述计算各个子区域在各个所述图像中的对焦评价函数值，包括：采集第i张图片中第k个子区域Jk中M×N个像素的RGB值；计算对焦评价函数值所述其中，所述i、k、M、N为自然数，所述x满足1≤x≤M，所述y满足1≤y≤N，所述Ri(x,y)、Gi(x,y)、Bi(x,y)分别为像素的RGB值；所述为子区域Jk内R像素平均值，所述为子区域Jk内G像素平均值，所述为子区域Jk内B像素平均值。4.如权利要求1所述的一种物体三维重建方法，其特征在于，所述根据各个所述图像的拍摄焦距进行三维重建，包括：提取各个所述拍摄焦距下的正焦区域，生成图层；根据所述拍摄焦距，获得各个图层的物距；根据所述物距，叠加所述图层，形成三维模型。5.如权利要求4所述的一种物体三维重建方法，其特征在于，所述根据各个所述图像的拍摄焦距进行三维重建，还包括：根据所述物距或焦距，生成图层放大倍率，修正各个图层的尺寸。6.一种物体三维重建系统，其特征在于，包括：图像采集模块，用于连续采集目标物体的拍摄图像；变焦驱动模块，用于驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：林金田，林发，林元霞，
申请(专利权)人：锐马福建电气制造有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35