高反光运动物体的三维重建方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本申请提供了一种高反光运动物体的三维重建方法、装置及电子设备，方法包括：获取目标高反光运动物体在正弦光栅照射下生成的多个不同相移的图像；从多个不同相移的图像中筛选不存在反光情况的目标图像；基于多个目标图像的相移步数和图像光强，构建目标高反光运动物体对应的目标系数矩阵和目标光强矩阵；根据所述目标系数矩阵、所述目标光强矩阵，对所述目标高反光运动物体进行三维重建。本申请能够对高反光运动物体进行精准地重建。高反光运动物体进行精准地重建。高反光运动物体进行精准地重建。

【技术实现步骤摘要】
高反光运动物体的三维重建方法、装置及电子设备


[0001]本申请涉及三维重建
，尤其是涉及一种高反光运动物体的三维重建方法、装置及电子设备。

技术介绍

[0002]光学三维测量技术具有快速、非接触式等优点，广泛应用于工业制造，医学，娱乐，机器人技术等领域。相移轮廓术(Phase Shifting Profilometry,PSP)在三维重建中引起了广泛的研究兴趣。目前基于PSP实现高反光运动物体的三维成像方法中，由于物体表面为高反光材质，在运动过程中拍到的图片部分区域会过曝光，因此无法得到有效的图片强度，就需要舍弃当前过曝光的这一步，但是，如果直接舍弃这一步，在传统的PSP算法中会造成比较大的误差，不能对高反光运动物体进行精准地重建。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种高反光运动物体的三维重建方法、装置及电子设备，能够对高反光运动物体进行精准地重建。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种高反光运动物体的三维重建方法，方法包括：获取目标高反光运动物体在正弦光栅照射下生成的多个不同相移的图像；从多个不同相移的图像中筛选不存在反光情况的目标图像；基于多个目标图像的相移步数和图像光强，构建目标高反光运动物体对应的目标系数矩阵和目标光强矩阵；根据目标系数矩阵、目标光强矩阵，对目标高反光运动物体进行三维重建。
[0005]在本申请较佳的实施方式中，上述根据目标系数矩阵、目标光强矩阵，对目标高反光运动物体进行三维重建的步骤，包括：根据目标系数矩阵、目标光强矩阵及预设公式，计算第一参数和第二参数；预设公式如下：
[0006]C
(N
×
3)
X
(3
×
1)
＝I
(N
×
1)
；
[0007]其中，C
(N
×
3)
表示系数矩阵；I
(N
×
1)
表示光强矩阵；N表示相移步数；A(x,y)为背景灰度，B1(x,y)和B2(x,y)分别为第一参数和第二参数；
[0008]根据第一参数和第二参数，求解目标高反光运动物体的相位，以进行三维重建。
[0009]在本申请较佳的实施方式中，上述基于多个目标图像的相移步数和图像光强，构建目标高反光运动物体对应的目标系数矩阵和目标光强矩阵的步骤，包括：获取目标高反光运动物体的运动偏移量矩阵；根据多个目标图像对应的相移步数和运动偏移量矩阵，构建目标系数矩阵；基于每个目标图像对应的图像光强，构建目标光强矩阵。
[0010]在本申请较佳的实施方式中，上述获取目标高反光运动物体的运动偏移量矩阵的步骤，包括：获取目标高反光运动物体的旋转矩阵和平移向量；基于旋转矩阵和平移向量，确定目标高反光运动物体的运动偏移量矩阵；运动偏移量矩阵中包括每个目标图像对应的
运动偏移量。
[0011]在本申请较佳的实施方式中，上述根据多个目标图像对应的相移步数和运动偏移量矩阵，构建目标系数矩阵的步骤，包括：将多个目标图像对应的相移步数和每个目标图像对应的运动偏移量代入静止物体对应的预设系数矩阵，得到目标系数矩阵。
[0012]在本申请较佳的实施方式中，上述将多个目标图像对应的相移步数和每个目标图像对应的运动偏移量代入静止物体对应的预设系数矩阵，得到目标系数矩阵的步骤，包括：根据下式确定目标系数矩阵：
[0013][0014]其中，
[0015]表示静止物体的预设系数矩阵；N表示多个目标图像对应的相移步数；Δθ1、Δθ2…
Δθ
N
‑2、Δθ
N
‑1表示N
‑
1步相移不反光图像分别对应的运动偏移量。
[0016]在本申请较佳的实施方式中，上述根据第一参数和第二参数，求解目标高反光运动物体的相位的步骤，包括：根据下式求解目标高反光运动物体的相位
[0017][0018]在本申请较佳的实施方式中，上述预设公式的构建过程如下：
[0019]获取一正弦光栅投影在运动物体上的光强分布表达式I(x,y)：
[0020][0021]其中，A(x,y)为背景灰度，由物体表面的折射率所决定；B(x,y)为光强差，由投影仪栅线的亮度差所决定；f为投影栅线的频率；
[0022]针对N步相移情况，通过三角函数展开，将光强分布表达式中的待求量为A(x,y)、B(x,y)和的非线性方程组，转化为关于待求量A(x,y)、B1(x,y)和B2(x,y)的线性方程
组，如下：
[0023][0024]其中，i＝0,1,2,
…
,N
‑
2,N
‑
1；
[0025][0026]即待求方程组可化为以下矩阵模式：
[0027][0028]简写为：C
(N
×
3)
X
(3
×
1)
＝I
(N
×
1)
。
[0029]第二方面，本申请实施例还提供一种高反光运动物体的三维重建装置，装置包括：图像获取模块，用于获取目标高反光运动物体在正弦光栅照射下生成的多个不同相移的图像；目标图像确定模块，用于从多个不同相移的图像中筛选不存在反光情况的目标图像；矩阵构建模块，用于基于多个目标图像的相移步数和图像光强，构建目标高反光运动物体对应的目标系数矩阵和目标光强矩阵；三维重建模块，用于根据所述目标系数矩阵、所述目标光强矩阵，对所述目标高反光运动物体进行三维重建。
[0030]第三方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令，处理器执行计算机可执行指令以实现上述第一方面所述的方法。
[0031]本申请实施例提供的高反光运动物体的三维重建方法、装置及电子设备中，首先获取目标高反光运动物体在正弦光栅照射下生成的多个不同相移的图像；然后从多个不同相移的图像中筛选不存在反光情况的目标图像；基于多个目标图像的相移步数和图像光强，构建目标高反光运动物体对应的目标系数矩阵和目标光强矩阵；根据目标系数矩阵、目标光强矩阵对目标高反光运动物体进行三维重建。该方式可以过滤掉反光图像的影响，通过基于不存在反光情况的图像构建目标系数矩阵和目标光强矩阵，进而进行三维重建，可以实现针对高反光运动物体的高精准度的三维重建。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本申请实施例提供的一种高反光运动物体的三维重建方法的流程图；
[0034]图2为本申请实施例提供的一种高反光运动物体的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高反光运动物体的三维重建方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标高反光运动物体在正弦光栅照射下生成的多个不同相移的图像；从所述多个不同相移的图像中筛选不存在反光情况的目标图像；基于多个所述目标图像的相移步数和图像光强，构建所述目标高反光运动物体对应的目标系数矩阵和目标光强矩阵；根据所述目标系数矩阵、所述目标光强矩阵，对所述目标高反光运动物体进行三维重建。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标系数矩阵、所述目标光强矩阵，对所述目标高反光运动物体进行三维重建的步骤，包括：根据所述目标系数矩阵、所述目标光强矩阵及预设公式，计算第一参数和第二参数；所述预设公式如下：C
(N
×
3)
X
(3
×
1)
＝I
(N
×
1)
；其中，C
(N
×
3)
表示所述系数矩阵；I
(N
×
1)
表示所述光强矩阵；N表示相移步数；A(x,y)为背景灰度，B1(x,y)和B2(x,y)分别为所述第一参数和所述第二参数；根据所述第一参数和所述第二参数，求解所述目标高反光运动物体的相位，以进行三维重建。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于多个所述目标图像的相移步数和图像光强，构建所述目标高反光运动物体对应的目标系数矩阵和目标光强矩阵的步骤，包括：获取所述目标高反光运动物体的运动偏移量矩阵；根据多个所述目标图像对应的相移步数和所述运动偏移量矩阵，构建所述目标系数矩阵；基于每个所述目标图像对应的图像光强，构建所述目标光强矩阵。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取所述目标高反光运动物体的运动偏移量矩阵的步骤，包括：获取所述目标高反光运动物体的旋转矩阵和平移向量；基于所述旋转矩阵和所述平移向量，确定所述目标高反光运动物体的运动偏移量矩阵；所述运动偏移量矩阵中包括每个所述目标图像对应的运动偏移量。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据多个所述目标图像对应的相移步数和所述运动偏移量矩阵，构建所述目标系数矩阵的步骤，包括：将多个所述目标图像对应的相移步数和每个所述目标图像对应的运动偏移量代入静止物体对应的预设系数矩阵，得到所述目标系数矩阵。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将多个所述目标图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宗凯，吴珂，吴砥，谢银奥，
申请(专利权)人：华中师范大学，
类型：发明
国别省市：