一种联合偏振和双目视觉的三维重建方法技术

本发明专利技术提出了一种联合偏振和双目视觉的三维重建方法。针对偏振三维重建结果和双目视觉重建结果特点的互补性，以配准后的双目的深度数据为基准，对偏振重建结果的方位角误差进行校正，解决偏振重建的凹凸性模糊问题。在假设线性关系的前提下，对偏振初始重建结果和配准后的双目深度图进行空间拟合，用偏振重建的表面数据对双目深度图的缺失部分进行补全。采用交叉迭代思想，循环校正过程和补全过程，以解决双目深度图中数据缺失问题对重建结果的影响。重建结果表面分辨率高，形状信息准确，物体表面细节纹理还原度高，且最终重建结果具有较为真实的深度。

【技术实现步骤摘要】
一种联合偏振和双目视觉的三维重建方法
本专利技术属于物体表面三维重建领域，涉及一种联合偏振和双目视觉的三维重建方法，适用于各种资源受限的三维重建应用场景。
技术介绍
与二维图像相比，物体表面的三维数据可以提供更全面的特征信息，三维重建技术已经在测绘导航、身份识别，无人系统和文物保护等诸多领域得到应用。偏振三维成像技术作为一项新型的三维成像技术，利用物体表面反射光的偏振态信息估计目标物体三维深度数据，可反映目标物体的材质、粗糙度等理化特征及表面性状、分布等几何信息，尤其对目标物体表面的纹理细节信息有较强的三维重建能力[1]。然而通过偏振信息获得目标物体表面法向量的技术还不成熟，直接由偏振信息获取的表面法向量会存在严重的失真，引起表面法向量失真的原因有以下几点：(1)表面法向量的方位角分量包含π弧度的模糊度，这导致部分重建表面形状的凹凸性模糊翻转；(2)计算表面法向量的天顶角分量需要获得目标物体表面折射率以精确重建三维表面，而在大多情况下目标物体表面折射率是未知的；(3)当目标物体表面天顶角分量接近零时，即物体表面接近垂直于成像传感器光轴的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种联合偏振和双目视觉的三维重建方法，其特征在于，包含以下步骤：/n步骤1，通过偏振成像获取目标物体表面偏振图像信息，并利用偏振三维重建算法获得偏振初始重建结果D

【技术特征摘要】
1.一种联合偏振和双目视觉的三维重建方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1，通过偏振成像获取目标物体表面偏振图像信息，并利用偏振三维重建算法获得偏振初始重建结果DP；
步骤2，利用双目相机获取双目原始深度图和双目RGB图像；
步骤3，对偏振初始重建结果DP和双目RGB图像进行图像配准，根据双目RGB图像与双目原始深度图的对应关系，得到双目原始深度图和偏振初始重建结果的转换关系，通过对双目原始深度图进行投影变换和重采样，获得配准后的双目深度图实现偏振初始重建结果和双目原始深度图的配准；
步骤4，标记配准后的双目深度图中数据缺失区域，将偏振初始重建结果和双目深度图进行空间线性拟合，得到坐标变换后的偏振重建结果
步骤5，利用空间变换后的偏振重建结果对配准后的双目深度图进行缺失补全，得到双目补全深度图；再利用双目补全深度图分别对空间变换后的偏振重建结果的方位角和梯度进行校正，得到深度重建校正图；通过交叉迭代法，重复迭代缺失补全过程和误差校正过程，直到误差校正过程中被校正的数据点一直低于某一定值，得到最终三维重建结果。


2.如权利要求1所述的一种联合偏振和双目视觉的三维重建方法，其特征在于：步骤1的具体实现包括以下子步骤：
步骤1.1，利用偏振相机，在m个以上的偏振角度获取目标物体表面的偏振图像；
步骤1.2，获取的偏振图像的每个像素点的光强变化与相应的偏振角度和其表面法向量有关，根据菲涅尔公式可知，其符合(1)式：



将每点光强变化进行余弦曲线拟合，根据拟合曲线得到各点的最大光强Imax，最小光强Imin和相位角度
步骤1.3，利用(2)式求得具有不确定性的法向量方位角分量



步骤1.4，物体表面的偏振度ρ由(3)式求出：



利用前置掩模和镜面反射掩模将图像分为漫反射区域和镜面反射区域，根据(4)(5)式，在已知偏振度ρ和物体表面折射率n时，确定相应的天顶角θspec和θ：






式中，k表示材料的衰减指数；
步骤1.5，目标物体表面每点的法向量由相应的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：田昕，刘芮，朱凯，余典，曾昊旻，李松，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42