一种基于格雷码结构光的双目视觉三维重建方法技术

本发明专利技术提供一种基于格雷码结构光的双目视觉三维重建方法，涉及计算机视觉技术领域。该基于格雷码结构光的双目视觉三维重建方法，包括以下步骤：S1.设置三维重建工作平台，摆放待建物品，而后调整光线避免物品表面反光影响后续拍摄；S2.将格雷码图像利用投影设备投影到待建物品表面，能够增加物品表面的纹理特征，便于后续的解码重建，利用相机设备自两侧拍摄上述操作后的物品，相机设备拍摄前需进行标定工作，即消除畸变以达到理想模型的情况。通过利用双目视觉中的三个公式能够实现的物品目标点的世界坐标的解算，从而实现三维重建，同时结合格雷码结构光，能够辅助增加物品的表面纹理特征，从而能够提高重建的效率。从而能够提高重建的效率。从而能够提高重建的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于格雷码结构光的双目视觉三维重建方法


[0001]本专利技术涉及计算机视觉
，具体为一种基于格雷码结构光的双目视觉三维重建方法。

技术介绍

[0002]计算机视觉技术，是一门涉及人工智能、计算机科学、图像处理、模式识别等诸多领域的交叉学科，计算机视觉技术是当前的热门研究领域，三维重建技术是其中的重要分支，这一技术涉及到了图像处理和视觉处理的知识，在工业自动化、虚拟现实等场景得到了广泛的应用。
[0003]目前，单目相机视觉三维重建情况下重建精度不足，难以得到实际运用而运用双目相机视觉三维重建的情况下，相机之间不易统一内、外参数，从而影响了后续的重建准确度。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于格雷码结构光的双目视觉三维重建方法，解决了单目相机情况下重建精度不足以及双目相机情况下相机之间不易统一内、外参数的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于格雷码结构光的双目视觉三维重建方法，包括以下步骤：S1.设置三维重建工作平台，摆放待建物品，而后调整光线避免物品表面反光影响后续拍摄；S2.将格雷码图像利用投影设备投影到待建物品表面，能够增加物品表面的纹理特征，便于后续的解码重建，利用相机设备自两侧拍摄上述操作后的物品，相机设备拍摄前需进行标定工作，即消除畸变以达到理想模型的情况；S3.将两侧拍摄后的图像导入计算机中，利用双目视觉技术解算图像中目标点的世界坐标，而后即可得到重建后的所需数据资料。
[0006]优选的，所述S1中的重建工作平台包括拍摄端立柱、投影设备、插槽、相机设备、置物立柱和辅助特征点，所述拍摄端立柱与置物立柱相互平行且垂直设置在基座的两侧。
[0007]优选的，所述置物立柱用作摆放待建物品，所述置物立柱的底部位于拍摄端立柱、置物立柱之间的中心连线上设置有辅助特征点，所述拍摄端立柱的侧面位于拍摄端立柱、置物立柱之间的中心连线上设置有投影设备，所述投影设备为S2中投影格雷码图像的投影设备。
[0008]优选的，所述插槽的数量为两个，且关于拍摄端立柱的中心对称设置在拍摄端立柱的顶部两侧，所述相机设备为S2中相机设备且能够卡接在任意一插槽的内部，所述插槽之间的连线与拍摄端立柱、置物立柱之间的中心连线相互垂直，以保证相机设备的光轴与拍摄端立柱、置物立柱之间的中心连线相互平行。
[0009]优选的，所述S2中格雷码图像为明暗交替的条纹，其中暗条纹赋值为0，亮条纹赋值为1，格雷码属于典型二进制编码，其特点是在一组数的编码中，任意两个相邻的编码值只有一位二进制数不同，并且最大数与最小数之间也只有一位数字不相同，利用该特性能够使得物品表面的结构光明暗交界的数量降低，提高三维重建的成像质量。
[0010]优选的，所述S3中双目视觉解算技术包括以下步骤：A、明确双目视觉三维重建技术下目标点的世界坐标换算，利用相似三角形得出以下公式：
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（1）
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（2）
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（3）其中相机设备处于两侧插槽时的光心间距为b，相机设备的焦距为f，目标点坐标P（x,y,z）, 左右拍摄图像取点（x
l
,y
l
）, （x
r
,y
r
）;B、利用特征点，将两侧图像进行拼接、解码。
[0011]本专利技术提供了一种基于格雷码结构光的双目视觉三维重建方法。具备以下有益效果：1、本专利技术通过相似三角形原理，在双目视觉三维重建技术下利用三个公式能够实现的物品目标点的世界坐标的解算，从而实现三维重建，同时结合格雷码结构光，能够辅助增加物品的表面纹理特征，从而能够提高重建的效率。
[0012]2、本专利技术通过三维重建工作平台能够最大可能的消除外在的环境因素影响，以便营造理想情况下的三维重建，同时两侧相机采用一套设备，能够消除传统的两侧相机的内参不一致的情况，提高重建精度。
[0013]附图说明
[0014]图1为本专利技术的格雷码对比二进制码示意图；图2为本专利技术的三维重建工作平台示意图；图3为本专利技术的目标点世界坐标二维解算示意图；图4为本专利技术的目标点世界坐标三维解算示意图；图5为本专利技术的格雷码编码示意图。
[0015]其中，1、拍摄端立柱；2、投影设备；3、插槽；4、相机设备；5、置物立柱；6、辅助特征点。
具体实施方式
[0016]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0017]实施例一：如图1
‑
5所示，本专利技术实施例提供一种基于格雷码结构光的双目视觉三维重建方法，包括以下步骤：S1.设置三维重建工作平台，摆放待建物品，而后调整光线避免物品表面反光影响后续拍摄；S2.将格雷码图像利用投影设备投影到待建物品表面，能够增加物品表面的纹理特征，便于后续的解码重建，利用相机设备自两侧拍摄上述操作后的物品，相机设备拍摄前需进行标定工作，即消除畸变以达到理想模型的情况；S3.将两侧拍摄后的图像导入计算机中，利用双目视觉技术解算图像中目标点的世界坐标，而后即可得到重建后的所需数据资料。
[0018]S1中的重建工作平台包括拍摄端立柱1、投影设备2、插槽3、相机设备4、置物立柱5和辅助特征点6，拍摄端立柱1与置物立柱5相互平行且垂直设置在基座的两侧。
[0019]置物立柱5用作摆放待建物品，置物立柱5的底部位于拍摄端立柱1、置物立柱5之间的中心连线上设置有辅助特征点6，拍摄端立柱1的侧面位于拍摄端立柱1、置物立柱5之间的中心连线上设置有投影设备2，投影设备2为S2中投影格雷码图像的投影设备。
[0020]插槽3的数量为两个，且关于拍摄端立柱1的中心对称设置在拍摄端立柱1的顶部两侧，相机设备4为S2中相机设备且能够卡接在任意一插槽3的内部，插槽3之间的连线与拍摄端立柱1、置物立柱5之间的中心连线相互垂直，以保证相机设备4的光轴与拍摄端立柱1、置物立柱5之间的中心连线相互平行。
[0021]S2中格雷码图像为明暗交替的条纹，其中暗条纹赋值为0，亮条纹赋值为1，格雷码属于典型二进制编码，其特点是在一组数的编码中，任意两个相邻的编码值只有一位二进制数不同，并且最大数与最小数之间也只有一位数字不相同，利用该特性能够使得物品表面的结构光明暗交界的数量降低，提高三维重建的成像质量。
[0022]将n
‑
1位的2
n
‑1个格雷码列出，然后将上述格雷码逆序排列，再将这两组格雷码合并，在前一半的格雷码的前面添加编码“0”,并在后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于格雷码结构光的双目视觉三维重建方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.设置三维重建工作平台，摆放待建物品，而后调整光线避免物品表面反光影响后续拍摄；S2.将格雷码图像利用投影设备投影到待建物品表面，能够增加物品表面的纹理特征，便于后续的解码重建，利用相机设备自两侧拍摄上述操作后的物品，相机设备拍摄前需进行标定工作，即消除畸变以达到理想模型的情况；S3.将两侧拍摄后的图像导入计算机中，利用双目视觉技术解算图像中目标点的世界坐标，而后即可得到重建后的所需数据资料。2.根据权利要求1所述的一种基于格雷码结构光的双目视觉三维重建方法，其特征在于：所述S1中的重建工作平台包括拍摄端立柱（1）、投影设备（2）、插槽（3）、相机设备（4）、置物立柱（5）和辅助特征点（6），所述拍摄端立柱（1）与置物立柱（5）相互平行且垂直设置在基座的两侧。3.根据权利要求2所述的一种基于格雷码结构光的双目视觉三维重建方法，其特征在于：所述置物立柱（5）用作摆放待建物品，所述置物立柱（5）的底部位于拍摄端立柱（1）、置物立柱（5）之间的中心连线上设置有辅助特征点（6），所述拍摄端立柱（1）的侧面位于拍摄端立柱（1）、置物立柱（5）之间的中心连线上设置有投影设备（2），所述投影设备（2）为S2中投影格雷码图像的投影设备。4.根据权利要求3所述的一种基于格雷码结构光的双目视觉三维重建方法，其特征在于：所述插槽（3）的数量为两个，且关于拍摄端立柱（1）的中心对称设置在拍摄端立柱（1）的顶部两侧，所述相机设备（4）为S2中相...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖啸，见强，周国鹏，张建权，郑志鹏，刘明淇，曾云飞，
申请(专利权)人：湖北香城智能机电研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：