一种三维图像重构系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种三维图像重构系统，包括依次数据连接的：图像采集单元，用于采集目标物体的全景图像数据；图像处理单元，用于规划采集路径并控制图像采集单元采集，以及处理全景图像数据获得物体三维模型；全息投影单元，用于将二维影像经过投影、反射、形成全息影像。本发明专利技术公开的三维图像重构系统的图像采集部分和全息显示系统部分均可根据场景的空间大小和资金多寡采用不同的实施方案，灵活性高、拓展性强，同时交互形式多样、体验效果良好，而且采用的全息投影方案成熟稳定、立体显示效果逼真，可广泛应用于展厅、会议室、实验室等多种场景。

A 3D image reconstruction system and method

The invention discloses a three-dimensional image reconstruction system, which comprises an image acquisition unit for collecting panoramic image data of a target object, an image processing unit for planning the acquisition path and controlling the image acquisition unit to acquire, and processing panoramic image data to obtain a three-dimensional model of an object, a holographic projection unit for projecting and reversing two-dimensional images Shoot and form holograms. The image acquisition part and the holographic display system part of the three-dimensional image reconstruction system disclosed by the invention can adopt different implementation schemes according to the space size of the scene and the amount of funds, with high flexibility, strong expansibility, various forms of interaction, good experience effect, mature and stable holographic projection scheme and realistic stereoscopic display effect, which can be widely used in exhibition halls Meeting room, laboratory and other scenes.

【技术实现步骤摘要】
一种三维图像重构系统及方法
本专利技术属于立体成像及交互应用领域，特别涉及一种三维图像重构系统及方法。
技术介绍
近年来，随着计算机渲染技术和显示技术的不断发展，用户对图像的立体显示效果和质量要求不断提高，同时渴望能与影像进行交互。传统的远程图像重构方案是直接把物体的图像直接传输，虽然能保证实时性，但由于传输的原始的二维图像，没有立体显示效果且不能与之互动。此外，如今热门的虚拟现实设备虽然能够交互并且有一定的立体显示效果，但由于需要提前佩戴特定的设备，不能裸眼观看，比较麻烦，价格昂贵且不便于同时多人观看，并且虚拟现实的立体影像一般是提前预置在设备里的，实时性较差。综合来看，提供灵活、显示效果逼真、实时性良好、可裸眼观看的三维图像重构和交互系统是具有重要意义的。实时传输三维图像并重构，对于系统的处理能力提出了更高的要求，因观看者需要变换观看的内容，则要求系统需迅速切换图像采集和处理、投影，这给系统带来了较大的计算、调控压力；同时目标物体的采集场所会一定程度限制图像采集效果，目标物体的形态大小也对采集手段和投影方式提出了更高要求。
技术实现思路
本专利技术是为克服已有方案的不足，设计出了一种远程三维图像重构和交互系统及方法，该系统及方法提供了从原始图像采集、图像处理到终端全息显示及交互的完整方案。本专利技术采用如下技术方案：一种三维图像重构系统，包括依次数据连接的：图像采集单元，用于采集目标物体的全景图像数据；图像处理单元，用于规划采集路径并控制图像采集单元采集，以及处理全景图像数据获得物体三维模型；全息投影单元，用于将二维影像经过投影、反射、形成全息影像；所述图像处理单元包括：第一处理器，与图像采集单元、第二处理器数据连接，用于规划图像采集路径，规划若干拍摄点，以确保能获取到目标物体的360°全景图像；所述第一处理器还用于利用立体视觉处理技术计算和合成物体的三维模型；第二处理器，与全息投影单元、第一处理器数据连接，用于渲染三维模型，生成若干个可用于全息投影的不同角度视图二维影像，控制全息投影单元投影。将控制图像采集和控制终端全息投影的两部分分别交由两个控制器独立控制，使得图像采集单元和全息投影单元的关系可以是“一对一”、“一对多”、“多对一”、“多对多”等，系统的拓展性强。优选的，所述图像采集单元包括导轨、相机、滑块，所述相机安装于滑块上，所述滑块沿导轨运动；所述的滑块包括载物平台、带动载物平台滑行的至少两个滑轮组成；所述的导轨由若干段光滑连接的圆弧组成，每段圆弧均包括靠近目标物体一侧的第一凹槽、远离目标物体一侧的第二凹槽，从而使圆弧的横截面近似为“山”字形，部分滑轮在第一凹槽中运动，另一部分在第二凹槽中运动。更进一步的，所述在第一凹槽中运动的滑轮数小于在第二凹槽中运动的滑轮数。以增强相机运动过程的稳定性。更进一步的，所述相机通过高度可调支撑架固定于滑块上，固定处设有旋转件，相机随旋转件转动，随支撑架上下移动。通过导轨、滑块和支撑杆的设置使得只用一台相机就可实现对目标物体的全景图像拍摄，成本较为经济且效率高，同时可根据场地实际情况设置导轨形状，灵活性高。优选的，所述全息投影单元数量与采集点数量一致，包括显示器、全息投影膜、透明玻璃；通过叠加各全息投影单元的立体影像显示，获得更清晰的显示效果。所述全息投影膜覆盖在透明玻璃上组成投影面，所述显示器水平放置，与投影面呈45°夹角，全息投影膜覆盖在透明玻璃上；全息影像首先显示在水平放置的显示器上，之后影像投影至投影面上，投影面上的全息投影膜和玻璃将影像反射，最终沿着反射路径反向延长形成一个虚像，由于全息投影膜是半透半反射的且玻璃是透明的，在视觉上该虚像就会一个悬浮在玻璃后的立体影像。更进一步的，所述显示器水平放置在投影面下方且屏幕向上，投影面与显示器的夹角为45°。以投影较大体积目标物体。优选的，所述重构系统还包括交互单元，与第二处理器数据连接，包括信号接收器和发送器，在第二处理器控制下分别用于接收用户的命令信号和发送提示信息；所述第二处理器内置命令库，用于分析和处理命令信号，将命令信号与命令库中的命令进行比较，当所传输的信号与三维图像重构系统中命令库的命令相匹配时，更新全息影像并投影显示，若不匹配时发送器发送提示信息。一种三维图像重构方法，包括步骤：规划采集路径，选取若干拍摄点，以确保能获取到目标物体的360°全景图像；采集目标物体的全景图像数据，并利用立体视觉处理技术计算和合成物体的三维模型；渲染三维模型，生成若干角度视图二维影像；基于佩珀尔幻象原理，将二维影像经过投影、反射、形成全息立体影像。优选的，所述三维图像重构方法还包括接收用户命令信号和发送提示消息的步骤，具体为：获取用户的手势信号和语音信号并分析和处理；将命令信号与三维图像重构系统命令库中的命令进行比较，当所传输的信号与三维图像重构系统中命令库的命令相匹配时，更新全息影像并投影显示，若不匹配时发送提示信息。本专利技术的优点在于：1、本专利技术将控制图像采集和控制终端全息投影的两部分分别交由两台主机独立控制，使得图像采集系统和全息投影部分的关系可以是“一对一”、“一对多”、“多对一”、“多对多”等，系统的拓展性强。2、本专利技术提供的图像采集系统部分通过导轨、滑块和支撑杆的设置使得只用一台相机就可实现对目标物体的全景图像拍摄，成本较为经济且效率高，同时可根据场地实际情况设置导轨形状，灵活性高。3、本专利技术提供的完整的图像采集、图像处理、全息显示和交互系统方案，可保证终端展示的全息影像能根据目标物体的状态变化而动态更新，实时性良好。4、本专利技术提供的全息投影部分采用的是佩珀尔幻象原理，投影方案成熟，立体效果逼真，且全息投影系统可根据用户的经费预算和要展示的图像大小选择实施方式，灵活性高。5、本专利技术允许用户通过语音命令和手势命令控制全息影像从而实现交互，体验效果良好。附图说明图1为本专利技术的整体系统示意图；图2为本专利技术所述实施方法流程图；图3为图像采集系统示意图；图4为相机拍摄点示意图；图5为导轨横截面示意图；图6为滑块整体示意图；图7为滑块的三视图；图8为全息投影及交互系统示意图；图9为全息投影原理图；图10为更优的全息投影系统示意图；图1到图10中：1为导轨；2为滑块；3为支撑杆；4为相机；5为目标物体；6为载物平台；7为第一滑轮；8为第二滑轮；9为第三滑轮；10为第一凹槽；11为第二凹槽；12为显示器；13为全息投影膜；14为玻璃；15为投影支架；16为视觉传感器；17为语音传感器；18为扬声器；19为图像采集单元；20为第一处理器；21为第二处理器；22为全息投影单元。具体实施方式为了使本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维图像重构系统，其特征在于，包括依次数据连接的：/n图像采集单元，用于采集目标物体的全景图像数据；/n图像处理单元，用于规划采集路径及采集点并控制图像采集单元采集，以及处理全景图像数据获得物体三维模型；/n全息投影单元，用于将二维影像经过投影、反射、形成全息影像；/n所述图像处理单元包括：/n第一处理器，与图像采集单元、第二处理器数据连接，用于规划图像采集路径，规划若干拍摄点，以确保能获取到目标物体的360°全景图像；所述第一处理器还用于利用立体视觉处理技术计算和合成物体的三维模型；/n第二处理器，与全息投影单元、第一处理器数据连接，用于渲染三维模型，生成若干个可用于全息投影的不同角度视图二维影像，控制全息投影单元投影。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维图像重构系统，其特征在于，包括依次数据连接的：
图像采集单元，用于采集目标物体的全景图像数据；
图像处理单元，用于规划采集路径及采集点并控制图像采集单元采集，以及处理全景图像数据获得物体三维模型；
全息投影单元，用于将二维影像经过投影、反射、形成全息影像；
所述图像处理单元包括：
第一处理器，与图像采集单元、第二处理器数据连接，用于规划图像采集路径，规划若干拍摄点，以确保能获取到目标物体的360°全景图像；所述第一处理器还用于利用立体视觉处理技术计算和合成物体的三维模型；
第二处理器，与全息投影单元、第一处理器数据连接，用于渲染三维模型，生成若干个可用于全息投影的不同角度视图二维影像，控制全息投影单元投影。


2.根据权利要求1所述的三维图像重构系统，其特征在于，所述图像采集单元包括导轨、相机、滑块，所述相机安装于滑块上，所述滑块沿导轨运动；
所述的滑块包括载物平台、带动载物平台滑行的至少两个滑轮组成；
所述的导轨由若干段光滑连接的圆弧组成，每段圆弧均包括靠近目标物体一侧的第一凹槽、远离目标物体一侧的第二凹槽，从而使圆弧的横截面近似为“山”字形，部分滑轮在第一凹槽中运动，另一部分在第二凹槽中运动。


3.根据权利要求2所述的三维图像重构系统，其特征在于，所述在第一凹槽中运动的滑轮数小于在第二凹槽中运动的滑轮数。


4.根据权利要求2所述的三维图像重构系统，其特征在于，所述相机通过高度可调支撑架固定于滑块上，固定处设有旋转件，相机随旋转件转动，随支撑架上下移动。


5.根据权利要求1所述的三维图像重构系统，其特征在于，所述全息投影单元数量与采集点数量一致，包括显示器、全息投影膜、透明玻璃；
所述全息...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海棋，陈文光，
申请(专利权)人：西安宁致信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61