一种大视场环境下图像三维重建方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本申请公开了一种大视场环境下图像三维重建方法、装置、设备及介质，该方法包括：在两个不同位置下利用相机依次对同一参照物进行拍摄，得到两张原始图像；通过对相机进行标定获得的畸变参数和相机位置转换关系对两张原始图像进行初步立体校正得到共面行对准的两张初步校正图像；通过提取所述两张初步校正图像的匹配特征点,计算出满足条件的匹配畸变参数和投影变换关系；利用匹配畸变参数和投影变换关系对两张初步校正图像去畸变和投影变换，得到两张匹配校正图像；基于投影变换关系对两张匹配校正图像的视差图进行逆变换得到目标视差图，利用目标视差图建立在世界坐标系下的三维点云。通过上述方案，实现灵活、可靠、精确、高效率的三维重建。高效率的三维重建。高效率的三维重建。

【技术实现步骤摘要】
一种大视场环境下图像三维重建方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术涉及三维重建领域，特别涉及大视场环境下图像三维重建方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]三维重建是机器视觉中的一个非常重要的技术，利用三维重建技术构建出真实景物的三维模型已经成为很多领域开始深层研究之前必不可少的一部分，在机器人、逆向工程、机械制造、施工等领域已有广泛应用。目前基于图像的三维重建方法主要是通过相机从不同角度拍摄同一参照物，计算图像对之间的视差图，然后推算出真实场景的三维模型。
[0003]为计算图像对之间的视差，首先需要确定相机的位姿关系。在现有技术中，用靶标标定相机位姿时，在大视场环境下靶标大小受限，不能灵活变换相机位姿；用图像特征点匹配方法时对物体图片纹理、光照敏感，导致相机位姿计算不准确，又因为图像尺度比例因子不确定性难以得到物体实际尺寸和坐标系。
[0004]综上可见，如何实现一种适用于大视场环境下灵活、可靠、精确、高效率的图像三维重建是本领域有待解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种大视场环境下图像三维重建方法、装置、设备及介质，能够实现一种适用于大视场环境下灵活、可靠、精确、高效率的图像三维重建。其具体方案如下：
[0006]第一方面，本申请公开了一种大视场环境下图像三维重建方法，包括：
[0007]在两个不同位置下利用相机依次对同一参照物进行拍摄，以得到两张原始图像，并通过对所述相机进行标定获得的畸变参数和相机位置转换关系对所述两张原始图像进行初步立体校正以得到共面行对准的两张初步校正图像；
[0008]通过提取所述两张初步校正图像的匹配特征点，计算出满足条件的匹配畸变参数和投影变换关系；
[0009]利用所述匹配畸变参数和所述投影变换关系对所述两张初步校正图像去畸变和投影变换，以得到两张匹配校正图像；
[0010]基于所述投影变换关系对所述两张匹配校正图像的视差图进行逆变换得到目标视差图，利用所述目标视差图建立在世界坐标系下的三维点云。
[0011]可选的，所述在两个不同位置下利用相机依次对同一参照物进行拍摄之前，还包括：
[0012]将棱镜固定于相机上，并基于张正友标定方法对携带有棱镜的相机进行相机标定以得到包含相机焦距、畸变参数和主点位置的内部参数；
[0013]通过所述内部参数计算出所述相机和所述世界坐标系之间的坐标系转换关系，并基于测量所述棱镜的坐标参数以确定所述棱镜和所述相机之间的第三坐标系转换关系。
[0014]可选的，所述在两个不同位置下利用相机依次对同一参照物进行拍摄，包括：
[0015]在第一位置下利用相机对目标参照物进行拍摄，并在所述第一位置下计算所述棱镜和所述世界坐标系之间的第一坐标系转换关系；
[0016]在第一位置下利用相机对目标参照物进行拍摄，并在所述第一位置下计算所述棱镜和所述世界坐标系之间的第一坐标系转换关系；
[0017]在第二位置下利用所述相机对所述目标参照物进行拍摄，并在所述第二位置下计算所述棱镜和所述世界坐标系之间的第二坐标系转换关系；
[0018]利用所述第一坐标转换关系、所述第二坐标转换关系以及所述第三坐标系转换关系得到相机位置转换关系。
[0019]可选的，所述通过对所述相机进行标定获得的畸变参数和相机位置转换关系对所述两张原始图像进行初步立体校正以得到共面行对准的两张初步校正图像，包括：
[0020]通过所述相机位置转换关系以及对所述相机进行标定获得的内部参数建立初步校正映射；
[0021]基于所述初步校正映射对所述两张原始图像和所述内部参数进行校正，以得到共面行对准的两张初步校正图像以及初步校正后的内部参数。
[0022]可选的，所述利用所述目标视差图建立在世界坐标系下的三维点云，包括：
[0023]利用所述目标视差图、所述初步校正后的内部参数以及相机姿态信息计算出基于所述相机在所述第一位置下的相机坐标系中的三维点坐标；
[0024]将所述三维点坐标转换为三维点云，并基于所述相机位置转换关系得到所述世界坐标系下的三维点云。
[0025]可选的，所述利用所述匹配畸变参数和所述投影变换关系对所述两张初步校正图像去畸变和投影变换，以得到两张匹配校正图像，包括：
[0026]根据匹配畸变参数对所述两张初步校正图像去畸变得到两张匹配畸变校正图像；
[0027]通过基础矩阵计算出投影变换关系，并根据所述投影变换关系对所述两张匹配畸变校正图像进行投影变换，以得到两张匹配校正图像。
[0028]可选的，所述通过提取所述两张初步校正图像的匹配特征点，计算出满足条件的匹配畸变参数和投影变换关系之前，还包括：
[0029]基于第一约束方程和第二约束方程，并根据随机抽样一致性算法确定所述基础矩阵和匹配畸变参数；所述第一约束方程为基于所述两张初步校正图像中经过畸变校正的匹配特征点之间满足的几何关系构建的约束方程，所述第二约束方程为基于用于对所述初步校正图像上的特征点进行畸变校正的公式模型构建的约束方程。
[0030]第二方面，本申请公开了一种大视场环境下图像三维重建装置，包括：
[0031]原始图像获取模块，用于在两个不同位置下利用相机依次对同一参照物进行拍摄，以得到两张原始图像；
[0032]初步图像获取模块，用于通过对所述相机进行标定获得的畸变参数和相机位置转换关系对所述两张原始图像进行初步立体校正以得到共面行对准的两张初步校正图像；
[0033]特征点计算模块，用于通过提取所述两张初步校正图像的匹配特征点，计算出满足条件的匹配畸变参数和投影变换关系；
[0034]匹配图像获取模块，用于利用所述匹配畸变参数和所述投影变换关系对所述两张
初步校正图像去畸变和投影变换，以得到两张匹配校正图像；
[0035]三维点云获取模块，用于基于所述投影变换关系对所述两张匹配校正图像的视差图进行逆变换得到目标视差图，利用所述目标视差图建立在世界坐标系下的三维点云。
[0036]第三方面，本申请公开了一种电子设备，包括：
[0037]存储器，用于保存计算机程序；
[0038]处理器，用于执行所述计算机程序，以实现前述公开的大视场环境下图像三维重建方法的步骤。
[0039]第四方面，本申请公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的大视场环境下图像三维重建方法的步骤。
[0040]可见，本申请首先在两个不同位置下利用相机依次对同一参照物进行拍摄，以得到两张原始图像，并通过对所述相机进行标定获得的畸变参数和相机位置转换关系对所述两张原始图像进行初步立体校正以得到共面行对准的两张初步校正图像；通过提取所述两张初步校正图像的匹配特征点，计算出满足条件的匹配畸变参数和投影变换关系；利用所述匹配畸变参数和所述投影变换关系对所述两张初步校正图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大视场环境下图像三维重建方法，其特征在于，包括：在两个不同位置下利用相机依次对同一参照物进行拍摄，以得到两张原始图像，并通过对所述相机进行标定获得的畸变参数和相机位置转换关系对所述两张原始图像进行初步立体校正以得到共面行对准的两张初步校正图像；通过提取所述两张初步校正图像的匹配特征点，计算出满足条件的匹配畸变参数和投影变换关系；利用所述匹配畸变参数和所述投影变换关系对所述两张初步校正图像去畸变和投影变换，以得到两张匹配校正图像；基于所述投影变换关系对所述两张匹配校正图像的视差图进行逆变换得到目标视差图，利用所述目标视差图建立在世界坐标系下的三维点云。2.根据权利要求1所述的大视场环境下图像三维重建方法，其特征在于，所述在两个不同位置下利用相机依次对同一参照物进行拍摄之前，还包括：将棱镜固定于相机上，并基于张正友标定方法对携带有棱镜的相机进行相机标定以得到包含相机焦距、畸变参数和主点位置的内部参数；通过所述内部参数计算出所述相机和所述世界坐标系之间的坐标系转换关系，并基于测量所述棱镜的坐标参数以确定所述棱镜和所述相机之间的第三坐标系转换关系。3.根据权利要求2所述的大视场环境下图像三维重建方法，其特征在于，所述在两个不同位置下利用相机依次对同一参照物进行拍摄，包括：在第一位置下利用相机对目标参照物进行拍摄，并在所述第一位置下计算所述棱镜和所述世界坐标系之间的第一坐标系转换关系；在第二位置下利用所述相机对所述目标参照物进行拍摄，并在所述第二位置下计算所述棱镜和所述世界坐标系之间的第二坐标系转换关系；利用所述第一坐标转换关系、所述第二坐标转换关系以及所述第三坐标系转换关系得到相机位置转换关系。4.根据权利要求3所述的大视场环境下图像三维重建方法，其特征在于，所述通过对所述相机进行标定获得的畸变参数和相机位置转换关系对所述两张原始图像进行初步立体校正以得到共面行对准的两张初步校正图像，包括：通过所述相机位置转换关系以及对所述相机进行标定获得的内部参数建立初步校正映射；基于所述初步校正映射对所述两张原始图像和所述内部参数进行校正，以得到共面行对准的两张初步校正图像以及初步校正后的内部参数。5.根据权利要求4所述的大视场环境下图像三维重建方法，其特征在于，所述利用所述目标视差图建立在世界坐标系下的三维点云，包括：利用所述目标视差图、所述初步校正后的内部参数以及相机姿态信息计...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞香，秦念稳，何张，肖正航，邓泽，杜义康，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：