三维模型构建方法、装置、设备和存储介质制造方法及图纸

本公开的一种三维模型构建方法，包括：获取目标物体表面的结构光成像图像；基于预设的约束函数，根据预设的包裹相位参数、标准强度值和结构光成像图像对应的成像强度值得到损失函数；对损失函数进行极值计算，得到包裹相位函数，并通过包裹相位函数求解包裹相位参数，得到结构光成像图像中的每一个像素点的包裹相位信息；根据包裹相位信息得到每个像素点的全局相位信息，根据全局相位信息计算目标物体表面各点的三维坐标数据，并根据三维坐标信息构建目标物体的三维模型，从而提高三维模型构建的稳定性。构建的稳定性。构建的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
三维模型构建方法、装置、设备和存储介质


[0001]本公开涉及数据处理
，例如涉及一种三维模型构建方法、装置、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]相移轮廓术(Phase
‑
Shifting Profilometry，PSP)作为应用广泛的一类结构光三维测量技术，其利用预先设计的结构光相位信息对测量范围进行编码，并根据相机和投影设备之间的相对位置关系建立相位到距离的映射实现物体表面轮廓测量。
[0003]现有技术中，基于PSP的三维轮廓测量技术主要包含如下步骤：相移模式设计与生成、结构光投影及成像、包裹相位提取和相位解包裹、以及距离映射等，其中，数学上常采用线性最小二乘法进行包裹相位求解。然而在实际测量过程中，由于物体反射率差异大、环境光变化、投影和相机噪声、以及相机动态范围有限等因素的干扰，往往导致实际值偏离上述步骤得到的轮廓。因此，根据相位
‑
距离映射模型得到的三维数据存在较大的误差，导致测量不稳定。

技术实现思路

[0004]本公开目的在于：提供一种三维模型构建方法，其能够提高三维模型构建的稳定性。
[0005]为达上述目的，本公开采用以下技术方案：
[0006]本文提供了一种三维模型构建方法，其中，包括：
[0007]生成四步相移标准结构光，并在所述四步相移标准结构光投影在目标物体后，获取所述目标物体表面的结构光成像图像；
[0008]基于预设的约束函数，根据预设的包裹相位参数、标准强度值和所述结构光成像图像对应的成像强度值得到损失函数；
[0009]对所述损失函数进行极值计算，得到包裹相位函数，并通过所述包裹相位函数求解所述包裹相位参数，得到所述结构光成像图像中的每一个像素点的包裹相位信息；
[0010]根据所述包裹相位信息得到每个像素点的全局相位信息，根据各所述全局相位信息计算所述目标物体表面各点的三维坐标数据，并根据所述三维坐标信息构建所述目标物体的三维模型。
[0011]本公开还提供了一种三维模型构建装置，包括：
[0012]图像获取模块，用于生成四步相移标准结构光，并在所述四步相移标准结构光投影在目标物体后，获取所述目标物体表面的结构光成像图像；
[0013]函数构建模块，用于基于预设的约束函数，根据预设的包裹相位参数、标准强度值和所述结构光成像图像对应的成像强度值得到损失函数；
[0014]相位计算模块，用于对所述损失函数进行极值计算，得到包裹相位函数，并通过所述包裹相位函数求解所述包裹相位参数，得到所述结构光成像图像中的每一个像素点的包
裹相位信息；
[0015]模型构建模块，用于根据所述包裹相位信息得到每个像素点的全局相位信息，根据各所述全局相位信息计算所述目标物体表面各点的三维坐标数据，并根据所述三维坐标信息构建所述目标物体的三维模型。
[0016]本公开还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的一种三维模型构建方法的步骤。
[0017]本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的一种三维模型构建方法的步骤。
[0018]本公开的一种三维模型构建方法，通过对目标物体进行四步相移标准结构光投影，得到目标物体表面经过形变的结构光成像图像，从而在结构光成像图像体现目标物体的三维特征；通过设置约束函数，基于约束函数进行拉格朗日函数构建和求解，从而使得结构光成像图像的成像强度值与标准强度值之间差异最小化；根据差异最小化的约束条件下得到的包裹相位信息进行目标物体的三维模型构建，从而提高了测量的可靠性和稳定性，并提高了模型的准确度和还原度。
附图说明
[0019]图1为一实施例的三维模型构建方法的流程示意图；
[0020]图2为一实施例的三维模型构建装置结构示意图；
[0021]图3为计算机设备的结构示意框图。
[0022]本公开目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0023]为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。
[0024]本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本公开的说明书中使用的措辞“包括”是指存在特征、整数、步骤、操作、元件、模块、模块和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、模块、模块、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一模块和全部组合。
[0025]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本公开所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0026]参照图1，是本方案公开的一种三维模型构建方法的流程示意图，包括：
[0027]S1：生成四步相移标准结构光，并在所述四步相移标准结构光投影在目标物体后，获取所述目标物体表面的结构光成像图像；
[0028]S2：基于预设的约束函数，根据预设的包裹相位参数、标准强度值和所述结构光成像图像对应的成像强度值得到损失函数；
[0029]S3：对所述损失函数进行极值计算，得到包裹相位函数，并通过所述包裹相位函数求解所述包裹相位参数，得到所述结构光成像图像中的每一个像素点的包裹相位信息；
[0030]S4：根据所述包裹相位信息得到每个像素点的全局相位信息，根据各所述全局相位信息计算所述目标物体表面各点的三维坐标数据，并根据所述三维坐标信息构建所述目标物体的三维模型。
[0031]如上步骤S1所述，当需要对目标物体进行三维建模时，首先生成相应的四步相移标准结构光，并通过投影仪等设备，将四步相移标准结构光透射在目标物体上；通常来说，四步相移标准结构光是条纹状的结构光图像，因此能够在目标物体的表面形成形变后的条纹，即目标物体表面的结构光成像图像。
[0032]如上步骤S2所述，包裹相位求解基于实际成像结果与理想结果相近的假设。该假设条件仅在成像质量良好的条件下满足，且易受到干扰，因此，本实施例在求解包裹相位信息的过程中增加约束函数，使得损失函数在满足约束函数的前提下进行求解，从而提高计算过程的稳定性，并减小理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维模型构建方法，其中，包括：生成四步相移标准结构光，并在所述四步相移标准结构光投影在目标物体后，获取所述目标物体表面的结构光成像图像；基于预设的约束函数，根据预设的包裹相位参数、标准强度值和所述结构光成像图像对应的成像强度值得到损失函数；对所述损失函数进行极值计算，得到包裹相位函数，并通过所述包裹相位函数求解所述包裹相位参数，得到所述结构光成像图像中的每一个像素点的包裹相位信息；根据所述包裹相位信息得到每个像素点的全局相位信息，根据各所述全局相位信息计算所述目标物体表面各点的三维坐标数据，并根据所述三维坐标信息构建所述目标物体的三维模型。2.根据权利要求1所述的三维模型构建方法，其中，所述基于预设的约束函数，根据预设的标准强度值和所述结构光成像图像对应的成像强度值得到损失函数的步骤之前，包括：对所述包裹相位参数与不同编码步数的移动相位值之和进行余弦计算，并计算余弦结果与所述四步相移标准结构光的调制幅值之间的幅值乘积；将所述四步相移标准结构光的背景强度值与所述幅值乘积之和作为对应编码步数的成像强度值。3.根据权利要求2所述的三维模型构建方法，其中，所述约束函数的约束条件包括：第一编码步数的成像强度值与第三编码步数的成像强度值之和、第二编码步数的成像强度值与第四编码步数的成像强度值之和，均与二倍的所述背景强度值相等；所述损失函数用于在各个编码步数的成像强度值满足所述约束函数的情况下，使范数和满足最小值，其中，所述范数和的计算步骤包括：对各个编码步数的成像强度值与对应编码步数的标准强度值之差的范数进行求和。4.根据权利要求3所述的三维模型构建方法，其中，所述对所述损失函数进行极值计算，得到包裹相位函数，包括：计算所述损失函数对应的拉格朗日函数；对所述拉格朗日函数进行偏导值计算，并在所述偏导值为0时，计算所述调制幅值的表达式；根据所述调制幅值的表达式和所述损失函数得到所述包裹相位函数。5.根据权利要求4所述的三维模型构建方...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍俊龙，李玉鹏，
申请(专利权)人：广州视源人工智能创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：