一种基于kinect相机的快速三维重建方法技术

本发明专利技术属于三维重建技术领域，涉及一种基于kinect相机的快速三维重建方法。相对于传统技术，本发明专利技术的方法使用主光轴约束的方法删除掉了单视角点云中成像错误点，一定程度上改善了点云质量，使得三维重建的精度更高；其次针对点云精度较差，重合度较小等情况，对已有的基于RGB‑D数据的点云配准算法进行改进，虽然增大了一些计算时间开销，但极大的提升了算法的配准精度，极大的减少了算法收敛至局部最小值的可能性。

A fast 3D reconstruction method based on Kinect camera

The invention belongs to the field of 3D reconstruction technology, and relates to a fast 3D reconstruction method based on Kinect camera. Compared with the traditional method, the method of the invention uses axis constraints deleted from the single view point cloud imaging error, and improves the quality of point cloud, the 3D reconstruction of high precision; secondly, point cloud poor accuracy, small coincidence degree, the RGB D point cloud data the registration algorithm based on improved, although more computational time, but greatly improve the algorithm accuracy, greatly reducing the possibility of convergence to the local minimum.

【技术实现步骤摘要】
一种基于kinect相机的快速三维重建方法
本专利技术属于三维重建
，涉及一种基于kinect相机的快速三维重建方法。
技术介绍
三维重建是指通过一定的手段在电脑中建立真实物体或场景的虚拟三维模型，并可以在电脑环境下对虚拟三维模型进行分析，加工及操作。随着科技的进步，三维重建已经在各个领域发挥着巨大的作用。在虚拟现实领域，虚拟场景中的物体模型可通过对真实物体的三维重建获得，比起虚拟建模软件如3DSMax，由三维重建获得的物体更加真实。在3D打印技术中，三维重建也是至关重要的步骤，三维重建的精度直接影响到3D打印生成模型的效果。在军事领域，三维重建算法可以直接将卫星或无人机拍摄的地形照片转换为三维地形模型，大大有利于正确决策的做出。此外，在文物保护，增强现实等方面三维重建也发挥着重要的作用。多视角点云配准是三维重建技术的重要步骤。点云配准是指通过扫描采样获得的两组有重复区域的点云数据，通过确定一个合适的坐标变换使两组数据点云对齐合并在一个统一的坐标系下，以得到被测物体完整的数据模型。统一的坐标系又叫做世界坐标系。若将一系列点云数据进行配准，一般以第一片点云作为基准，以第一片点云数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于kinect相机的快速三维重建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、标定所有的kinect相机；S2、采用如步骤S1所述的kinect相机对扫描目标进行数据采集，每一个kinect相机获取的数据帧包含一张RGB图像与相应的深度数据；S3、根据步骤S2获得的数据，将所有视角的扫描目标分别生成单视角点云；S4、对步骤S3中获得的所有单视角点云进行优化；S5、选择一台kinect相机坐标系作为世界坐标系，利用相对位姿矩阵对所有单视角点云进行坐标系转换，将所有的视角点云转到全局坐标系，获得拼接后的多视角点云模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于kinect相机的快速三维重建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、标定所有的kinect相机；S2、采用如步骤S1所述的kinect相机对扫描目标进行数据采集，每一个kinect相机获取的数据帧包含一张RGB图像与相应的深度数据；S3、根据步骤S2获得的数据，将所有视角的扫描目标分别生成单视角点云；S4、对步骤S3中获得的所有单视角点云进行优化；S5、选择一台kinect相机坐标系作为世界坐标系，利用相对位姿矩阵对所有单视角点云进行坐标系转换，将所有的视角点云转到全局坐标系，获得拼接后的多视角点云模型。2.根据权利要求1所述的一种基于kinect相机的快速三维重建方法，其特征在于，所述步骤S3的具体方法为：通过如下公式1将kinect深度数据映射到三维空间中，转换为点云数据：公式1中，矩阵C为由张氏标定法计算出的相机内参，(u,v)是深度图上每个点的图像像素坐标值，X，Y，Z是此点的空间坐标分量；当已知u，v，Z，C，可获得X，Y分量；通过如下公式2获取公式1中点在RGB图像中的对应点：公式2中，(u,v)是彩色图上对应点坐标值，C是彩色相机内参，T是两个坐标系之间的矩阵；则给定深度系上一个点，可以找到在彩色图像上的对应坐标点，从而获取此点的色彩信息。3.根据权利要求2所述的一种基于kinect相机的快速三维重建方法，其特征在于，所述步骤S3的具体方法为：采用主光轴约束的方法来删除掉成像错误点，具体为：定义点(u,v)坐标值处横向主光轴夹角θx与纵向主光轴夹角θy为如下公式3和公式4所示：其中，(xu,v,yu,v,zu,v)代表像素点(u,v)处的三维坐标值，d代表两点之间的空间距离；预设主光轴夹角阈值θ，若θx>θ或θy>...

【专利技术属性】
技术研发人员：李纯明，陈英博，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51