基于双目视觉的三维重建方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于双目视觉的三维重建方法及系统，对应第一图像的像素点在第二图像中确定出与该像素点具有相同纵向位置的像素点；以第一预设步长对第一图像的像素点采样，在每一步采样之后在第二图像中与第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点中，寻找与当前采样点的横向位置信息相同的像素点；若存在，则在从第二图像中找出的对应像素点的预设领域内，找出与当前采样点的像素值差异量最小的像素点，作为与当前采样点匹配的像素点，并进入下一步采样；根据第一图像和第二图像中匹配成功的像素点构建三维模型。本发明专利技术基于双目视觉的三维重建方法及系统，能够提高匹配特征的准确性。

Three-dimensional reconstruction method and system based on binocular vision

【技术实现步骤摘要】
基于双目视觉的三维重建方法及系统
本专利技术涉及三维重建
，特别是涉及一种基于双目视觉的三维重建方法及系统。
技术介绍
三维模型重建是计算机视觉中一个非常重要的研究领域，三维模型重建是利用二维图像恢复物体三维信息的数学过程和计算机技术。当前，三维模型重建按照技术方法分为四大类：采用结构光重建方法、采用断层扫描的重建方法、采用飞行时间的重建方法、采用立体成像的重建方法。其中立体成像重建方法主要分为两类，即采用单幅图像的重建方法和采用多幅图像的重建方法，基于双目图像的三维模型重建方法属于采用多幅图像的重构方法，这种方法的基本过程包括：(1)图像采集；(2)特征提取；(3)特征匹配；(4)三维坐标计算。然而现有技术中，基于双目图像的三维模型重建方法匹配特征的匹配精度不高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种基于双目视觉的三维重建方法及系统，能够提高匹配特征的准确性。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于双目视觉的三维重建方法，包括：对由第一摄像装置拍摄获得的第一图像和由第二摄像装置拍摄获得的第二图像校正，对应所述第一图像的像素点在所述第二图像中确定出与该像素点具有相同纵向位置的像素点；以第一预设步长对所述第一图像的像素点采样，在每一步采样之后在所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点中，寻找与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，像素点的横向位置信息是指以预设方式获得的表征图像像素点的横向位置的信息；若所述第二图像中与当前采样点具有相同纵向位置的像素点中不存在横向位置信息与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，则对所述第一图像进行下一步采样，直至完成对所述第一图像的采样；若所述第二图像中与当前采样点具有相同纵向位置的像素点中存在横向位置信息与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，则根据当前采样点的像素值，在从所述第二图像中找出的对应像素点的预设领域内，找出与当前采样点的像素值差异量最小的像素点，作为所述第二图像中与当前采样点匹配的像素点，并进入对所述第一图像的下一步采样，直至完成对所述第一图像的采样；根据所述第一图像和所述第二图像中匹配成功的像素点构建三维模型。优选的，在所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点中，寻找与当前采样点的横向位置信息相同的像素点包括：以第二预设步长对所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点搜索，判断当前搜索点的横向位置信息与所述第一图像当前采样点的横向位置信息是否相同；若否，则对所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点进行下一步搜索，直至完成对所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点的搜索；若是，则将当前搜索点作为横向位置信息与当前采样点相同的对应像素点，而后对所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点进行下一步搜索，直至完成对所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点的搜索。优选的，若所述第二图像中与当前采样点具有相同纵向位置的像素点中存在横向位置信息与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，则判断从所述第二图像中寻找出的对应像素点是否在所述第二图像的预设区域内；若否，则在从所述第二图像中寻找出的对应像素点的预设领域内，找出与当前采样点的像素值差异量最小的像素点，作为所述第二图像中与当前采样点匹配的像素点。优选的，若所述第二图像中与当前采样点具有相同纵向位置的像素点中存在横向位置信息与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，则判断从所述第二图像中寻找出的对应像素点是否在所述第二图像的预设区域内；若是，则获取在所述第一图像的当前采样点预设领域内的每一像素点的像素值，对于在所述第二图像中寻找出的对应像素点预设领域内的每一像素点，获取该像素点预设领域内的每一像素点的像素值，计算该像素点预设领域内的每一像素点与在所述第一图像的当前采样点预设领域内对应位置的像素点的像素值差异量，并计算对应该像素点计算得到的像素值差异量的总和，在所述第二图像中寻找出的对应像素点预设领域内选取出像素值差异量的总和最小的像素点，作为所述第二图像中与当前采样点匹配的像素点。优选的，判断从所述第二图像中寻找出的对应像素点是否在所述第二图像的预设区域内包括：判断从所述第二图像中寻找出的对应像素点是否满足以下条件：像素点列坐标位于[x1，H-x1]，像素点行坐标位于[y1，W-y1]，其中x1和y1为预设常数，H表示第二图像的横向宽度，W表示第二图像的纵向长度。优选的，根据所述第一图像和所述第二图像中匹配成功的像素点构建三维模型包括：根据以下公式计算视差图，表示为：D＝b1-b2，D表示视差值，b1和b2分别表示第一图像和第二图像中找出的相匹配像素点的横向位置坐标值；根据以下公式计算第一图像和第二图像中相匹配像素点的世界坐标，表示为：其中，(x，y)表示像素点在视差图中的坐标，(X，Y、Z)表示像素点在世界坐标系中的坐标，Q表示所述第一摄像装置和所述第二摄像装置的重投影矩阵。优选的，对由第一摄像装置拍摄获得的第一图像和由第二摄像装置拍摄获得的第二图像校正包括：根据所述第一摄像装置和所述第二摄像装置的内参数、外参数以及所述第一摄像装置和所述第二摄像装置之间的旋转矩阵、平移矩阵和重投影矩阵，对由所述第一摄像装置拍摄获得的第一图像和由所述第二摄像装置拍摄获得的第二图像校正。优选的，像素点的横向位置信息为使用结构光投射到场景而由摄像装置拍摄获得的图像像素点的编码值。一种基于双目视觉的三维重建系统，用于执行以上所述的基于双目视觉的三维重建方法。由上述技术方案可知，本专利技术所提供的基于双目视觉的三维重建方法及系统，首先对由第一摄像装置拍摄获得的第一图像和由第二摄像装置拍摄获得的第二图像校正，对应第一图像的像素点在第二图像中确定出与该像素点具有相同纵向位置的像素点，然后以第一预设步长对第一图像的像素点采样，在每一步采样之后在第二图像中与第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点中，寻找与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，像素点的横向位置信息是指以预设方式获得的表征图像像素点的横向位置的信息，若第二图像中与当前采样点具有相同纵向位置的像素点中存在横向位置信息与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，则在从第二图像中找出的对应像素点的预设领域内，找出与当前采样点的像素值差异量最小的像素点，作为第二图像中与当前采样点匹配的像素点，并进入对第一图像的下一步采样，直至完成对第一图像的采样，在第一图像和第二图像中找出匹配的像素点，进一步根据第一图像和第二图像中匹配成功的像素点构建三维模型。本专利技术基于双目视觉的三维重建方法及系统，能够提高匹配特征的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于双目视觉的三维重建方法流程图；图2为本专利技术又一实施例提供的一种基于双目视觉的三维重建方法流程图；图3(a)为本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双目视觉的三维重建方法，其特征在于，包括：对由第一摄像装置拍摄获得的第一图像和由第二摄像装置拍摄获得的第二图像校正，对应所述第一图像的像素点在所述第二图像中确定出与该像素点具有相同纵向位置的像素点；以第一预设步长对所述第一图像的像素点采样，在每一步采样之后在所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点中，寻找与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，像素点的横向位置信息是指以预设方式获得的表征图像像素点的横向位置的信息；若所述第二图像中与当前采样点具有相同纵向位置的像素点中不存在横向位置信息与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，则对所述第一图像进行下一步采样，直至完成对所述第一图像的采样；若所述第二图像中与当前采样点具有相同纵向位置的像素点中存在横向位置信息与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，则根据当前采样点的像素值，在从所述第二图像中找出的对应像素点的预设领域内，找出与当前采样点的像素值差异量最小的像素点，作为所述第二图像中与当前采样点匹配的像素点，并进入对所述第一图像的下一步采样，直至完成对所述第一图像的采样；根据所述第一图像和所述第二图像中匹配成功的像素点构建三维模型。...

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的三维重建方法，其特征在于，包括：对由第一摄像装置拍摄获得的第一图像和由第二摄像装置拍摄获得的第二图像校正，对应所述第一图像的像素点在所述第二图像中确定出与该像素点具有相同纵向位置的像素点；以第一预设步长对所述第一图像的像素点采样，在每一步采样之后在所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点中，寻找与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，像素点的横向位置信息是指以预设方式获得的表征图像像素点的横向位置的信息；若所述第二图像中与当前采样点具有相同纵向位置的像素点中不存在横向位置信息与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，则对所述第一图像进行下一步采样，直至完成对所述第一图像的采样；若所述第二图像中与当前采样点具有相同纵向位置的像素点中存在横向位置信息与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，则根据当前采样点的像素值，在从所述第二图像中找出的对应像素点的预设领域内，找出与当前采样点的像素值差异量最小的像素点，作为所述第二图像中与当前采样点匹配的像素点，并进入对所述第一图像的下一步采样，直至完成对所述第一图像的采样；根据所述第一图像和所述第二图像中匹配成功的像素点构建三维模型。2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的三维重建方法，其特征在于，在所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点中，寻找与当前采样点的横向位置信息相同的像素点包括：以第二预设步长对所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点搜索，判断当前搜索点的横向位置信息与所述第一图像当前采样点的横向位置信息是否相同；若否，则对所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点进行下一步搜索，直至完成对所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点的搜索；若是，则将当前搜索点作为横向位置信息与当前采样点相同的对应像素点，而后对所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点进行下一步搜索，直至完成对所述第二图像中与所述第一图像的当前采样点具有相同纵向位置的像素点的搜索。3.根据权利要求1所述的基于双目视觉的三维重建方法，其特征在于，若所述第二图像中与当前采样点具有相同纵向位置的像素点中存在横向位置信息与当前采样点的横向位置信息相同的像素点，则判断从所述第二图像中寻找出的对应像素点是否在所述第二图像的预设区域内；若否，则在从所述第二图像中寻找出的对应像素点的预设领域内，找出与当前采样点的像素值差异量最小的像素点，作为所述第二图像中与当前采样点...

【专利技术属性】
技术研发人员：许伟亮，王晗，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44