三维重建系统、方法、装置、电子设备及三维扫描系统制造方法及图纸

本申请公开了一种三维重建系统、方法、装置、电子设备及三维扫描系统。其中，该系统包括：一个图像采集模块、多个光源、遮光模块和处理模块，其中，多个光源，用于按时序向遮光模块发射光线，按时序形成多个不同的编码图案；遮光模块，遮光模块设有多个透光图案，用于供多个光源发射的光线透过形成多个不同的编码图案，多个光源与多个透光图案对应设置；图像采集模块，用于采集投射在被测物体表面经被测物体表面调制的编码图案；处理模块，用于对图像采集模块采集的编码图案进行处理，得到目标信息，并依据目标信息构建被测物体的三维模型。本申请解决了现有技术使用多相机进行三维重建，导致成本较高的技术问题。导致成本较高的技术问题。导致成本较高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
三维重建系统、方法、装置、电子设备及三维扫描系统


[0001]本申请涉及结构光三维重建领域，具体而言，涉及一种三维重建系统、方法、装置、电子设备及三维扫描系统。

技术介绍

[0002]在结构光三维重建
，线结构光因为其信噪比较高的优点，常被用于复杂环境下的三维测量。但同时由于线结构光本身结构特征较为单一，多线结构光的解码往往需要借用复杂的硬件以及复杂的结构才能保证稳定。复杂的硬件以及结构即增加了设备的成本，同时也降低了设备的稳定性。
[0003]现有技术中，为了增加线结构光的匹配稳定性，需要在匹配的时候增加对线结构光的观测，其中一种方案是在一套测量系统中安装多个相机，通过多个相机提供的约束保证匹配的唯一性。但在多相机多线编解码系统中，要求三个以上的相机，以及一个线结构光投射器，多个相机增加了测量系统的成本，多个观测硬件之间两两不能发生相对运动的要求对结构稳定性提出了更高的要求，要求多个硬件同时观测才能形成有效测量的限制容易产生遮挡，降低了测量的完整性。
[0004]针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种三维重建系统、方法、装置、电子设备及三维扫描系统，以至少解决现有技术使用多相机进行三维重建，导致成本较高的技术问题。
[0006]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种三维重建系统，包括：一个图像采集模块、多个光源、遮光模块和处理模块，其中，多个光源，用于按时序向遮光模块发射光线，按时序形成多个不同的编码图案；遮光模块，遮光模块设有多个透光图案，用于供多个光源发射的光线透过形成多个不同的编码图案，多个光源与多个透光图案对应设置；图像采集模块，用于采集投射在被测物体表面经被测物体表面调制的编码图案；处理模块，用于对图像采集模块采集的编码图案进行处理，得到目标信息，并依据目标信息构建被测物体的三维模型。
[0007]可选地，在遮光模块中的多个透光图案为编码条纹图案的情况下，遮光模块的多个透光图案中每个透光图案按各自的编码序列设置，多个透光图案的编码序列组合成预设的标准序列，预设的标准序列包括以下至少之一：德布鲁因序列和二值编码序列。
[0008]可选地，预设的标准序列的码元数量与多个光源的数量呈正相关。
[0009]可选地，码元数量与多个光源的数量满足以下关系：2
n
≥k，其中，n表示多个光源的数量，k表示码元数量。
[0010]可选地，处理模块，还用于获取多个经被测物体表面调制的编码图案；依据多个经被测物体表面调制的编码图案，确定与多个经被测物体表面调制的编码图案对应的多个编码序列；叠加多个编码序列中对应位置上的码值，得到目标信息。
[0011]可选地，处理模块，还用于依据目标信息和预设的标准序列，确定投影光平面和成像平面；依据投影光平面和成像平面，确定被测物体的三维坐标点集；依据三维坐标点集，构建被测物体的三维模型。
[0012]可选地，在遮光模块中的多个透光图案为散斑图案的情况下，处理模块，还用于对图像采集模块同步采集的编码图案中对应位置的灰度值进行叠加，或，对图像采集模块同步采集的编码图案进行拼接，得到目标信息。
[0013]可选地，处理模块，还用于依据叠加后的编码图案的灰度值与预设编码图案的灰度值，得到第一匹配结果，或，依据拼接后的编码图案的灰度值与预设编码图案的灰度值，得到第二匹配结果；获取第一匹配结果或第二匹配结果中的深度信息；依据深度信息构建被测物体的三维模型。
[0014]可选地，遮光模块包括多个遮光部，多个遮光部的至少两遮光部中每一遮光部设有一透光图案，供对应的光源发射的光线透过形成编码图案；或者，遮光模块设有多个，多个遮光模块的至少两遮光模块中每一遮光模块设有透光图案，供对应的光源发射的光线透过形成编码图案；或者，遮光模块包括一遮光部，遮光部设有至少两透光图案供不同波段的光源发射的光线透过形成编码图案。
[0015]根据本申请实施例的另一方面，还提供了另一种三维扫描系统，包括：一个图像采集模块、多个光源和遮光模块，其中，多个光源，用于按时序向遮光模块发射光线，按时序形成多个不同的编码图案；遮光模块，遮光模块设有多个透光图案，用于供多个光源发射的光线透过形成多个不同的编码图案，多个光源与多个透光图案对应设置；图像采集模块，用于采集投射在被测物体表面经被测物体表面调制的编码图案。
[0016]根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种三维重建方法，包括：获取多个编码图案，其中，多个编码图案为多个光源发射的光线经过遮光模块调制后，投射在被测物体表面经被测物体表面调制的编码图案，多个光源用于按时序向遮光模块发射光线，按时序形成多个不同的编码图案，遮光模块设有多个透光图案，用于供多个光源发射的光线透过形成多个不同的编码图案，多个光源与多个透光图案对应设置；对多个编码图案进行处理，得到目标信息；依据目标信息构建被测物体的三维模型。
[0017]可选地，在多个透光图案为编码条纹图案的情况下，依据目标信息构建被测物体的三维模型，包括：依据多个编码图案，确定与多个编码图案对应的多个编码序列；叠加多个编码序列中对应位置上的码值，得到解目标信息；依据目标信息和预设的标准序列，确定投影光平面和成像平面；依据投影光平面和成像平面，确定被测物体的三维坐标点集；依据三维坐标点集，构建被测物体的三维模型。
[0018]可选地，在多个透光图案为散斑图案的情况下，依据目标信息构建被测物体的三维模型，包括：叠加多个编码图案中对应位置的灰度值，得到目标信息；依据目标信息与预设编码图案的灰度值，得到第一匹配结果；依据第一匹配结果中的深度信息构建被测物体的三维模型。
[0019]可选地，在多个透光图案为散斑图案的情况下，依据目标信息构建被测物体的三维模型，还包括：拼接多个编码图案，并获取由多个编码图案的灰度值确定的目标信息；依据目标信息与预设编码图案的灰度值，得到第二匹配结果；依据第二匹配结果中的深度信息构建被测物体的三维模型。
[0020]根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种三维重建方法，包括：获取多个编码图案，其中，多个编码图案为多个光源发射的光线经过遮光模块调制后，投射在被测物体表面经被测物体表面调制的编码图案，多个光源用于按时序向遮光模块发射光线，按时序形成多个不同的编码图案，遮光模块设有多个透光图案，用于供多个光源发射的光线透过形成多个不同的编码图案，多个光源与多个透光图案对应设置；依据多个编码图案，确定与多个编码图案对应的多个编码序列；叠加多个编码序列中对应位置上的码值，得到解码序列；依据解码序列构建被测物体的三维模型。
[0021]可选地，依据解码序列构建被测物体的三维模型，包括：依据解码序列和预设的标准序列，确定投影光平面和成像平面；依据投影光平面和成像平面，确定被测物体的三维坐标点集；依据三维坐标点集，构建被测物体的三维模型。
[0022]根据本申请实施例的又一方面，还提供了一种三维重建装置，包括：获取模块，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维重建系统，其特征在于，包括：一个图像采集模块、多个光源、遮光模块和处理模块，其中，所述多个光源，用于按时序向所述遮光模块发射光线，按时序形成多个不同的编码图案；所述遮光模块，所述遮光模块设有多个透光图案，用于供所述多个光源发射的光线透过形成多个不同的编码图案，所述多个光源与多个透光图案对应设置；所述图像采集模块，用于采集投射在被测物体表面经被测物体表面调制的编码图案；所述处理模块，用于对所述图像采集模块采集的编码图案进行处理，得到目标信息，并依据所述目标信息构建被测物体的三维模型。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述遮光模块中的多个透光图案为编码条纹图案的情况下，所述遮光模块的多个透光图案中每个透光图案按各自的编码序列设置，多个透光图案的编码序列组合成预设的标准序列，所述预设的标准序列包括以下至少之一：德布鲁因序列和二值编码序列。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述预设的标准序列的码元数量与所述多个光源的数量呈正相关。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述码元数量与所述多个光源的数量满足以下关系：2
n
≥k，其中，n表示所述多个光源的数量，k表示所述码元数量。5.根据权利要求1至4任一所述的系统，其特征在于，所述处理模块，还用于获取多个经被测物体表面调制的编码图案；依据所述多个经被测物体表面调制的编码图案，确定与所述多个经被测物体表面调制的编码图案对应的多个编码序列；叠加所述多个编码序列中对应位置上的码值，得到所述目标信息。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述处理模块，还用于依据所述目标信息和预设的标准序列，确定投影光平面和成像平面；依据所述投影光平面和所述成像平面，确定所述被测物体的三维坐标点集；依据所述三维坐标点集，构建所述被测物体的三维模型。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述遮光模块中的多个透光图案为散斑图案的情况下，所述处理模块，还用于对所述图像采集模块同步采集的编码图案中对应位置的灰度值进行叠加，或，对所述图像采集模块同步采集的编码图案进行拼接，得到所述目标信息。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述处理模块，还用于依据叠加后的编码图案的灰度值与预设编码图案的灰度值，得到第一匹配结果，或，依据拼接后的编码图案的灰度值与所述预设编码图案的灰度值，得到第二匹配结果；获取所述第一匹配结果或第二匹配结果中的深度信息；依据所述深度信息构建所述被测物体的三维模型。9.根据权利要求1至4任一所述的系统，其特征在于，所述遮光模块包括多个遮光部，所述多个遮光部的至少两遮光部中每一遮光部设有一透光图案，供对应的光源发射的光线透过形成编码图案；或者，所述遮光模块设有多个，所述多个遮光模块的至少两遮光模块中每一遮光模块设有透光图案，供对应的光源发射的光线透过形成编码图案；或者，所述遮光模块包括一遮光部，所述遮光部设有至少两透光图案供不同波段的光源发射的光线透过形成编码图案。10.一种三维扫描系统，其特征在于，包括：一个图像采集模块、多个光源和遮光模块，
其中，所述多个光源，用于按时序向所述遮光模块发射光线，按时序形成多个不同的编码图案；所述遮光模块，所述遮光模块设有多个透光图案，用于供所述多个光源发射的光线透过形成多个不同的编码图案，所述多个光源与多个透光图案对应设置；所述图像采集模块，用于采集投射在被测物体表面经被测物体表面调制的编码图案。11.一种三维重建方法，其特征在于，包括：获取多个编码图案，其中，所述多个编码图案为多个光源发射的光线经过遮光模块调制后，投射在被测物体表面经被测物体表面调制的编码图案，所述多个光源用于按时序向所述遮光模块发射光线，按时序形成多个不同的编码图案，所述遮光模块设有多个透光图案，用于供所述多个光源发射的光线透过形成多个不同的编码图案，所述多个光源与多个透光图案对应设置；对所述多个编码图案进行处理，得到目标信息；依据所述目标信息构建被测物体的三维模型。12.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄磊杰，
申请(专利权)人：先临三维科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：