一种三维成像系统及方法技术方案

本公开关于一种三维成像系统及方法，该系统包括摄像机、第一组反射镜、第二组反射镜和三维成像模块，所述第一组反射镜用于将来自所述待测物的入射光线反射到所述第二组反射镜上，并基于所述入射光线的延长线确定第一虚拟光心和第二虚拟光心；所述第二组反射镜用于将来自所述第一组反射镜的入射光线反射到所述摄像机上，以使所述摄像机采集所述待测物的二维图像；所述三维成像模块用于基于第一至第五坐标系，对所述二维图像进行三维成像处理，得到所述待测物的目标三维图像。利用本公开实施例在进行三维成像时，通过三维成像系统使用单目转双目立体视觉测量法测量物体三维坐标，并进行三维成像，该系统设计简单巧妙，实现方法更为简易。更为简易。更为简易。

【技术实现步骤摘要】
一种三维成像系统及方法


[0001]本公开涉及三维成像
，尤其涉及一种三维成像系统、方法及装置。

技术介绍

[0002]三维成像技术可以通过测量待测物体的三维坐标，根据待测物体的三维坐标实现对待测物体的三维成像，以获取待测物体具体的形貌信息和位置信息等，三维成像技术应用领域广泛，例如，自动驾驶领域中在用户驾驶车辆行驶于复杂路面时，可以利用三维成像技术检测路面上的行驶障碍物并对其进行三维成像，获取障碍物的形貌信息和位置信息。
[0003]相关技术中，三维成像方法包括双目立体视觉法(双目体视法)、条纹投影结构光法(条纹投影法)、激光三角法、飞行时间法(ToF)等方法。其中，双目体视法通过双目立体视觉系统实现三维坐标的测量，该系统一般由两个摄像机构成，模拟人眼视觉并基于视差原理，在已知两个摄像机之间的位置关系的情况下，获取两摄像机公共视场内待测物的三维坐标，依据三维坐标获取待测物的三维图像；条纹投影法，通过将一个载频条纹投影到待测物表面，利用成像设备从另一个角度获取由待测物体高度调制的变形条纹图像，解调该变形条纹图像并重建出待测物的三维图像。
[0004]但相关技术中，单独采用双目体视法进行三维成像时，首先需要对双目立体视觉系统中的两台摄像机分别进行标定(单目标定)，然后对两台摄像机之间的矩阵转换关系进行标定(双目标定)，匹配两台摄像机的视差图以获取待测物的三维坐标，存在双目立体视觉系统不够灵活且双目体视法相对复杂的技术问题；而单独采用条纹投影法进行三维成像时，条纹投影法成像精度容易受到投影仪和摄像机的非线性和环境变化的影响，该方法存在容易受设备与环境影响造成误差的问题。

技术实现思路

[0005]本公开提供一种三维成像系统、方法及装置，以至少解决相关技术中采用双目体视法进行三维成像时，使用的双目立体视觉系统不够灵活，计算相对复杂的问题，以及采用条纹投影法进行三维成像时，容易受设备与环境影响结果造成误差的问题。本公开的技术方案如下：
[0006]根据本公开实施例的一方面，提供一种三维成像系统，包括：
[0007]摄像机、第一组反射镜、第二组反射镜和三维成像模块；
[0008]所述摄像机面向待测物；所述第一组反射镜的反射面面向所述待测物；所述第一组反射镜用于将来自所述待测物的入射光线反射到所述第二组反射镜上，并基于所述入射光线的延长线确定第一虚拟光心和第二虚拟光心；
[0009]所述第二组反射镜位于所述第一组反射镜内侧；所述第二组反射镜用于将所述第一组反射镜反射的所述入射光线反射到所述摄像机上，以使所述摄像机采集所述待测物的二维图像；
[0010]根据本公开实施例的第二方面，提供一种三维成像方法，包括：
[0011]基于所述三维成像系统中的第一组反射镜，将来自待测物的入射光线反射到所述三维成像系统中的第二组反射镜上；
[0012]基于所述第二组反射镜将所述第一组反射镜反射的所述入射光线反射到所述三维成像系统中的摄像机上，以使所述摄像机采集待测物的二维图像；
[0013]基于所述入射光线的延长线确定第一虚拟光心和第二虚拟光心；
[0014]基于第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系、第四坐标系和第五坐标系，对所述二维图像进行三维成像处理，得到所述待测物的目标三维图像；
[0015]其中，所述第一坐标系为以所述第一虚拟光心为原点的二维坐标系；所述第二坐标系为以所述第一虚拟光心为原点的三维坐标系；所述第三坐标系以所述第二虚拟光心为原点的二维坐标系；所述第四坐标系为以所述第二虚拟光心为原点的三维坐标系；所述第五坐标系为以所述第一虚拟光心与所述第二虚拟光心连线中点为原点的的三维坐标系。
[0016]根据本公开实施例的第三方面，提供一种三维成像装置，包括：
[0017]第一反射模块，用于基于所述三维成像系统中的所述第一组反射镜，将来自待测物的入射光线反射到所述三维成像系统中所述第二组反射镜上；
[0018]第二反射模块，用于基于所述第二组反射镜将来自所述第一组反射镜的入射光线反射到所述三维成像系统中的所述摄像机上，以使所述摄像机采集所述待测物的二维图像；
[0019]虚拟光心确定模块，基于所述入射光线的延长线确定所述第一虚拟光心和所述第二虚拟光心；
[0020]目标三维图像获取模块，用于基于所述第一坐标系、所述第二坐标系、所述第三坐标系、所述第四坐标系和所述第五坐标系，对所述二维图像进行三维成像处理，得到所述待测物的目标三维图像。
[0021]本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
[0022]在进行三维成像时，首先建立三维成像系统，该系统包括：摄像机；第一组反射镜，用于将来自所述待测物的入射光线反射到所述第二组反射镜上，并基于所述入射光线的延长线确定第一虚拟光心和第二虚拟光心；第二组反射镜，用于将来自第一组反射镜的入射光线反射到摄像机上，以使摄像机采集待测物的二维图像；三维成像模块，用于基于第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系、第四坐标系和第五坐标系，对二维图像进行三维成像处理，得到待测物的目标三维图像。
[0023]基于该系统，当待测物处于摄像机对应的有效视场内时，来自待测物的入射光线依次通过第一组反射镜和第二组反射镜，最终反射到摄像机上，摄像机可以获取到待测物的二维图像，同时，该系统中建立的第一虚拟光心和第二虚拟光心可以看作是两个虚拟摄像机的虚拟光心，基于两个虚拟摄像机的虚拟光心建立5个坐标系，实现了单目(真实的摄像机)转双目(两个虚拟摄像机)的立体视觉测量方法，即，该系统只使用一台摄像机即可完成基于双目体视法的三维坐标测量，该系统中的三维成像模块基于上述五个坐标系对摄像机获取到的二维图像进行三维成像处理，最终得到待测物的三维图像。在对待测物进行三维成像时，基于三维成像系统从而可以使用单目转双目立体视觉测量法测量待测物三维坐标，并对待测物进行三维成像，三维成像系统设计简单巧妙，基于三维成像系统的三维成像方法实现了对待测物的三维成像，三维成像过程更为简易。
[0024]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
[0025]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理，并不构成对本公开的不当限定。
[0026]图1是根据一示例性实施例示出的一种三维成像系统的示意图；
[0027]图2是根据一示例性实施例示出的一种三维成像方法的流程图；
[0028]图3是根据一示例性实施例示出的另一种三维成像方法的流程示意图；
[0029]图4是根据一示例性实施例示出的另一种三维成像方法的流程示意图；
[0030]图5是根据一示例性实施例示出的一种三维成像装置框图；
[0031]图6是根据一示例性实施例示出的一种用于三维成像的电子设备的框图。
具体实施方式
[0032]为了使本领域普通人员更好地理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维成像系统，其特征在于，所述系统包括：摄像机、第一组反射镜、第二组反射镜和三维成像模块；所述第一组反射镜的反射面面向待测物；所述第一组反射镜用于将来自所述待测物的入射光线反射到所述第二组反射镜上，并基于所述入射光线的延长线确定第一虚拟光心和第二虚拟光心；所述第二组反射镜位于所述第一组反射镜内侧；所述第二组反射镜用于将所述第一组反射镜反射的所述入射光线反射到所述摄像机上，以使所述摄像机采集所述待测物的二维图像；所述三维成像模块用于基于第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系、第四坐标系和第五坐标系，对所述二维图像进行三维成像处理，得到所述待测物的目标三维图像；所述第一坐标系为以所述第一虚拟光心为原点的二维坐标系；所述第二坐标系为以所述第一虚拟光心为原点的三维坐标系；所述第三坐标系以所述第二虚拟光心为原点的二维坐标系；所述第四坐标系为以所述第二虚拟光心为原点的三维坐标系；所述第五坐标系为以所述第一虚拟光心与所述第二虚拟光心连线中点为原点的三维坐标系。2.根据权利要求1所述的一种三维成像系统，其特征在于，所述第一组反射镜与所述摄像机呈第一预设距离，所述第一组反射镜设有关于所述摄像机的镜头的光轴对称的第一反射镜与第二反射镜；所述第一反射镜与所述第二反射镜的反射面均面向所述待测物；所述第二组反射镜与所述摄像机呈第二预设距离；所述所述第二组反射镜设有关于所述摄像机的镜头的光轴对称的第三反射镜和第四反射镜；所述第三反射镜与所述第四反射镜的反射面均面向所述摄像机。3.根据权利要求2所述的一种三维成像系统，其特征在于，所述系统还包括：投影仪，所述投影仪面向所述待测物，且位于所述摄像机的镜头的光轴，与所述摄像机呈第三预设距离，所述第三预设距离大于所述第二预设距离；所述投影仪用于生成载频条纹并将所述载频条纹投射至所述待测物上，以使所述摄像机采集到所述待测物上的变形条纹图像。4.一种基于如权利要求1至3任意一项所述的三维成像系统的三维成像方法，其特征在于，所述方法包括：基于所述三维成像系统中的第一组反射镜，将来自待测物的入射光线反射到所述三维成像系统中的第二组反射镜上；基于所述第二组反射镜将所述第一组反射镜反射的的所述入射光线反射到所述三维成像系统中的摄像机上，以使所述摄像机采集待测物的二维图像；基于通过所述第一组反射镜的所述入射光线的延长线确定第一虚拟光心和第二虚拟光心；基于第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系、第四坐标系和第五坐标系，对所述二维图像进行三维成像处理，得到所述待测物的目标三维图像；其中，所述第一坐标系为以所述第一虚拟光心为原点的二维坐标系；所述第二坐标系为以所述第一虚拟光心为原点的三维坐标系；所述第三坐标系以所述第二虚拟光心为原点的二维坐标系；所述第四坐标系为以所述第二虚拟光心为原点的三维坐标系；所述第五坐标系为以所述第一虚拟光心与所述第二虚拟光心连线中点为原点的的三维坐标系。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系和第四坐标系，对所述二维图像进行三维成像处理，得到所述待测物的目标三维图像包括：基于所述二维图像，确定所述待测物在所述第一坐标系下的第一坐标和所述待测物在所述第三坐标系下的第三坐标；基于所述第一坐标和所述第三坐标，确定所述待测物在所述第二坐标系下的第二坐标、和所述待测物在所述第四坐标系下的第四坐标；确定所述三维成像系统对应的视觉结构参数；基于所述第二坐标和...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑吉华，张超，张振林，
申请(专利权)人：中汽创智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：