动态曝光的三维重建方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种动态曝光的三维重建方法及系统，该方法包括：对物体的每一像素位置以多个不同的曝光时间采集图像，分别获得多组相移图；根据所述多组相移图，利用相移法分别提取得到多组折叠相位及相应的多个调制度；根据所述多个调制度，将所述多组相移图合成为折叠相位图；基于所述折叠相位图，根据相位展开算法得到绝对相位；以及遍历所述物体的所有像素位置，通过三维重建算法重建所述物体表面的三维信息。本发明专利技术可提高三维重建的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于三维重建，尤其关于一种基于相位辅助的三维重建方法及系统。
技术介绍
在影像的三维重建领域，基于相位辅助的三维重建方法是一种重要的三维重建技术，通常利用相移法提取相位并恢复得到物体表面调制的绝对相位，因而相位视为一种辅助依据来建立左右相机的点对应关系，然后根据点对应关系，利用三维重建算法，通过已标定的双目视觉系统中的相机参数和结构参数来重建物体表面的三维轮廓信息。由此可知，相位质量是重建所得三维数据质量的一个关键因素。对于不同反光材质的物体表面，采用基于相位辅助的三维成像技术得到的相位质量也有所差异。一般的，现有技术中相机通常只采用一个固定的曝光时间来获取物体反射的编码相移图，所以对于反光率较强的物体表面(通常是浅色或者有镜面反射的物体)，因其反射率较高，使得相机采集的正弦编码相移图有饱和现象，影响了相机对其正弦编码相移图的线性相应；相反的，对于反光率较低的物体表面(通常是颜色较深的物体表面)，其较低的反射率也会影响相机对其正弦编码相移图的线性响应。所以在现有技术中对于表面反光率较高的物体采用较低的曝光时间来采集图像，对于反射率较低的物体在三维重建时则采用较高的曝光时间。若某一待重建的物体的表面反光率不是固定的(例如，既有反光率较高区域也有反光率较低区域)，则无法通过动态设定相机的曝光时间来获得质量较高的相移图，这就直接影响的三维重建的效果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种动态曝光的三维重建方法及系统，以解决上述问题。根据本专利技术实施例第一方面，提供一种动态曝光的三维重建方法，包括：对物体的每一像素位置以多个不同的曝光时间采集图像，分别获得多组相移图；根据所述多组相移图，利用相移法分别提取得到多组折叠相位及相应的多个调制度；根据所述多个调制度，将所述多组相移图合成为折叠相位图；基于所述折叠相位图，根据相位展开算法得到绝对相位；以及遍历所述物体的所有像素位置，通过三维重建算法重建所述物体表面的三维信息。根据本专利技术实施例第二方面，提供一种动态曝光的三维重建系统，包括图像采集模块、相位合成模块和三维信息处理模块。图像采集模块，用于对物体表面多个像素位置中的每一像素位置以多个不同的曝光时间采集图像，分别获得多组相移图；相位合成模块，用于根据所述多组相移图，利用相移法分别提取得到多组折叠相位及相应的多个调制度，以及根据所述多个调制度，将所述多组相移图合成为折叠相位图；以及三维信息处理模块，用于基于所述折叠相位图，根据相位展开算法得到绝对相位，以及通过三维重建算法重建所述物体表面的三维信息。本专利技术实施例提供的动态曝光的三维重建方法及系统利用多重曝光，可提高三维重建的效果。【附图说明】图1为根据本专利技术实施例的基于相位辅助的三维成像系统的示意图。图2为根据本专利技术实施例的利用多重曝光的三维重建方法的流程图。图3为根据本专利技术实施例的三维重建系统的示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术。本专利技术的基本思想为：对于数字投影所投射的正弦条纹结构光，相机通过动态曝光来在不同的曝光时间内采集图像，通过利用多重曝光采集得到多组相移图，保证了三维成像场景中不同反光率的区域能得到高相位质量，从而提高三维重建对不同反光率的动态范围。图1为根据本专利技术实施例的基于相位辅助的三维成像系统100的示意图，包括投影仪102和相机104。如图1所示，投影仪102将正弦条纹结构光投射到物体表面后，经过物体表面的反射，其中物体表面的反射率为r(x,y)，相机104采集到反射的正弦条纹结构光，在不同的曝光时间下，相机104采集了多组不同的相移图像。投影仪102投射的正弦条纹结构光的相移图像光强如下式(1)表示： I p n = A + B · c o s ( φ ( x , y ) + 2 π n / N ) - - - ( 1 ) ]]>其中，A为背景光强，B为条纹对比度，(x,y)为投射点坐标，φ(x,y)为折叠相位，n为相位变化方向的像素位置，N为相位的空间周期，单位为像素。经过物体表面反射后，进入相机的光强分布如下式(2)表示： I r n = r ( x , y ) · { A + B · c o s ( φ ( x , y ) + 2 π n / N )本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态曝光的三维重建方法，其特征在于，包括：对物体的每一像素位置以多个不同的曝光时间采集图像，分别获得多组相移图；根据所述多组相移图，利用相移法分别提取得到多组折叠相位及相应的多个调制度；根据所述多个调制度，将所述多组相移图合成为折叠相位图；基于所述折叠相位图，根据相位展开算法得到绝对相位；以及遍历所述物体的所有像素位置，通过三维重建算法重建所述物体表面的三维信息。

【技术特征摘要】
1.一种动态曝光的三维重建方法，其特征在于，包括：对物体的每一像素位置以多个不同的曝光时间采集图像，分别获得多组相移图；根据所述多组相移图，利用相移法分别提取得到多组折叠相位及相应的多个调制度；根据所述多个调制度，将所述多组相移图合成为折叠相位图；基于所述折叠相位图，根据相位展开算法得到绝对相位；以及遍历所述物体的所有像素位置，通过三维重建算法重建所述物体表面的三维信息。2.如权利要求1所述的动态曝光的三维重建方法，其特征在于，对物体的每一像素位置以多个不同的曝光时间采集图像的步骤包括：利用光强分布直方图来确定所述物体不同反光率的像素位置每一者所对应的所述多个不同的曝光时间。3.如权利要求2所述的动态曝光的三维重建方法，其特征在于，所述利用光强分布直方图来确定所述多个不同曝光时间的步骤包括：由所述光强分布直方图的波峰个数来确定曝光的次数；以及依据所述每一波峰对应的光强、投射光强度均匀照射时最高的光强以及对应的曝光时间，来分别确定所述多个曝光时间的长短。4.如权利要求3所述的动态曝光的三维重建方法，其特征在于，所述曝光时间的长短计算式为：ti＝Ii/I0*t0其中，ti为第i个波峰的曝光时间，Ii为第i个波峰对应的光强，I0及t0分别为投射光均匀照射下最高的光强及对应的曝光时间。5.如权利要求1所述的动态曝光的三维重建方法，其特征在于，根据所述多个调制度，将所述多组相移图合成为折叠相位图的步骤包括：对于所述物体的每一像素位置，比较所述多个调制...

【专利技术属性】
技术研发人员：何懂，喻晓，田福鹤，陈海龙，朱鸿琛，
申请(专利权)人：深圳市易尚展示股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44