像素景深的确定方法、三维重建方法、系统、电子设备技术方案

本发明专利技术涉及一种像素景深的确定方法及确定单元、三维重建方法及系统、电子设备、计算机可读存储介质，该确定方法包括步骤：将条纹图像通过远心镜头、半透半反射镜透射后投射至待测物表面，通过远心变焦镜头、半透半反射镜的反射分别在两个不同焦距下采集待测物反射的投射图像；之后根据各焦距下的若干张实采图像分别计算对应的实测调制度，两个实测调制度相减得到实测差分调制度，将实测差分调制度在对应的景深

【技术实现步骤摘要】
像素景深的确定方法、三维重建方法、系统、电子设备


[0001]本专利技术涉及三维重建
，尤其涉及一种像素景深的确定方法及确定单元、三维重建方法及系统、电子设备、计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]立体视觉重建物体主要是通过不同视角形成的视差，利用三角法测量进行物体的三维重建，这种方法当物体表面高度突变较大，会在待测物表面形成严重的遮挡问题造成部分区域形成阴影，难以获得整个面型的三维数据，无法实现完整的3D面型重建；同时这种方法占据空间较大，在空间有限、视场狭窄的条件下会导致测量不便，要么很难测量，要么要求投影仪和相机的体积极小。
[0003]现有技术中虽然也有使用同轴方式重建点云算法，但多数是基于相移条纹调制度曲线数据上进行处理，在三维重建中精度提高仍然有限；或者有的在结构上设置多个相机以提高精度，但这种方法对于空间占用较大，无法在狭窄空间进行物体的重建，尤其是对于一些小型设备。

技术实现思路

[0004]基于上述现状，本专利技术的主要目的在于提供一种像素景深的确定方法及确定单元、三维重建方法及系统、电子设备、计算机可读存储介质，以减小对于空间的占用，提高三维重建中的精度和扩大景深范围。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术的第一方面提供了一种三维重建中像素景深的确定方法，包括步骤：
[0007]S110：将条纹图像通过远心镜头、半透半反射镜透射后投射至待测物表面，通过远心变焦镜头、所述半透半反射镜的反射分别在两个不同焦距下采集所述待测物反射的投射图像，其中，每个焦距下将所述待测物放置于所述远心镜头的光轴方向上的预设位置采集若干张实采图像；
[0008]对于每一个像素的景深按照下述方式确定：
[0009]S120：根据各所述焦距下的若干张实采图像分别计算对应的实测调制度，两个所述实测调制度相减得到实测差分调制度，将所述实测差分调制度在对应的景深
‑
差分调制度关系中对应的景深作为实际景深；
[0010]其中，所述景深
‑
差分调制度关系是通过标定步骤得到的，在所述标定步骤中分别标定出各所述焦距下多组对应的景深和调制度，同一所述景深对应的两个所述焦距下的调制度相减得到标定差分调制度，根据多组对应的景深和标定差分调制度确定所述景深
‑
差分调制度关系；所述景深
‑
差分调制度关系对应的两个焦距与所述实测差分调制度对应的两个焦距一致；所述预设位置位于所述景深
‑
调制度关系中的景深区间。
[0011]优选地，所述标定步骤包括步骤：
[0012]S210：将所述条纹图像通过远心镜头、半透半反射镜透射后投射至标定板，通过所
述远心变焦镜头、所述半透半反射镜的反射分别在各所述焦距下的多个标定位置采集所述标定板反射的投射图像，其中，每个焦距的每个所述标定位置采集若干张标定图像，多个所述标定位置分布于所述远心镜头的光轴方向上；
[0013]S220：将各所述标定位置作为景深，根据各所述焦距在同一所述景深的若干张标定图像逐像素计算标定调制度，将同一所述景深在两个不同所述焦距下的两个所述标定调制度之差作为这两个焦距下的标定差分调制度，根据各像素对应的所述焦距、所述景深、所述标定调制度、所述标定差分调制度确定景深
‑
调制度关系和所述景深
‑
差分调制度关系。
[0014]优选地，所述景深
‑
差分调制度关系表现为曲线，选择各像素对应的每一条所述景深
‑
差分调制度曲线中斜率最大的部分作为判定区段；所述步骤110中的预设位置位于两个所述焦距对应的所述判定区段。
[0015]优选地，所述景深
‑
调制度关系和所述景深
‑
差分调制度关系均表现为曲线，所述步骤S210中的焦距个数大于或者等于3；所述步骤S220包括步骤：
[0016]S221：根据各所述焦距在同一所述景深的若干张标定图像逐像素计算标定调制度，并计算相邻两个所述焦距在同一所述景深的两个所述标定调制度之差作为标定差分调制度，根据各所述像素对应的所述焦距、所述预设位置、所述标定调制度、所述标定差分调制度确定景深
‑
调制度曲线和景深
‑
差分调制度曲线；
[0017]S222：选择各像素对应的每一条所述景深
‑
差分调制度曲线中斜率最大的部分作为判定区段，选择所述判定区段对应的首尾两端的景深平均值作为判定景深，将所述判定景深在所述景深
‑
差分调制度曲线所对应的景深
‑
调制度曲线上的调制度作为判定调制度，如此，对于每个像素得到多组判定组，每个所述判定组包括第一焦距和第二焦距、二者对应的景深
‑
差分调制度曲线、第一焦距对应的景深
‑
调制度曲线、判定调制度；
[0018]所述步骤S110中，若通过远心变焦镜头、所述半透半反射镜的反射还分别在所述步骤S210中其他焦距下采集所述待测物上的投射图像；
[0019]所述S120包括步骤：
[0020]S121：选取待定像素对应的第i个判定组作为当前判定组，选择所述当前判定组中第一焦距对应的若干张实采图像计算第一实测调制度T
实i
，判断所述第一实测调制度T
实i
是否大于或者等于所述判定调制度T
判i
，若是，根据第二焦距对应的若干张实采图像计算第二实测调制度T
实i+1
，将第一实测调制度T
预i
与第二实测制度T
预i+1
之差在景深
‑
差分调制度曲线对应的景深作为待确定像素的实际景深；若否，执行S122；
[0021]S122：判断所述第一实测调制度T
实i
是否大于预设值，若是，根据第i+1个判定组中的第二焦距对应的若干张实采图像计算第三实测调制度T
实i+2
，将第二实测调制度T
实i+1
和第三实测调制度T
实i+2
之差在第i+1判定组的景深
‑
差分调制度曲线上对应的景深作为所述待确定像素的实际景深；若否，则i加1，返回步骤S121，直到获取到所述待确定像素的实际景深。
[0022]优选地，所述步骤S222中，所述判定区段的确定方法包括：
[0023]选择所述景深
‑
差分调制度曲线中的波峰至波谷的子区段，在所述子区段上截取若干条预设长度范围的部分作为预判子段，分别计算各所述预判子段的斜率，将斜率最大的所述预判子段作为所述判定区段。
[0024]优选地，所述步骤S210中的多个所述标定位置等间距设置，且各所述焦距下的多
个所述标定位置一致。
[0025]优选地，所述远心变焦镜头为电子变焦镜头；所述步骤S110和步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维重建中像素景深的确定方法，其特征在于，包括步骤：S110：将条纹图像通过远心镜头、半透半反射镜透射后投射至待测物表面，通过远心变焦镜头、所述半透半反射镜的反射分别在两个不同焦距下采集所述待测物反射的投射图像，其中，每个焦距下将所述待测物放置于所述远心镜头的光轴方向上的预设位置采集若干张实采图像；对于每一个像素的景深按照下述方式确定：S120：根据各所述焦距下的若干张实采图像分别计算对应的实测调制度，两个所述实测调制度相减得到实测差分调制度，将所述实测差分调制度在对应的景深
‑
差分调制度关系中对应的景深作为实际景深；其中，所述景深
‑
差分调制度关系是通过标定步骤得到的，在所述标定步骤中分别标定出各所述焦距下多组对应的景深和调制度，同一所述景深对应的两个所述焦距下的调制度相减得到标定差分调制度，根据多组对应的景深和标定差分调制度确定所述景深
‑
差分调制度关系；所述景深
‑
差分调制度关系对应的两个焦距与所述实测差分调制度对应的两个焦距一致；所述预设位置位于所述景深
‑
调制度关系中的景深区间。2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述标定步骤包括步骤：S210：将所述条纹图像通过远心镜头、半透半反射镜透射后投射至标定板，通过所述远心变焦镜头、所述半透半反射镜的反射分别在各所述焦距下的多个标定位置采集所述标定板反射的投射图像，其中，每个焦距的每个所述标定位置采集若干张标定图像，多个所述标定位置分布于所述远心镜头的光轴方向上；S220：将各所述标定位置作为景深，根据各所述焦距在同一所述景深的若干张标定图像逐像素计算标定调制度，将同一所述景深在两个不同所述焦距下的两个所述标定调制度之差作为这两个焦距下的标定差分调制度，根据各像素对应的所述焦距、所述景深、所述标定调制度、所述标定差分调制度确定景深
‑
调制度关系和所述景深
‑
差分调制度关系。3.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述景深
‑
差分调制度关系表现为曲线，选择各像素对应的每一条所述景深
‑
差分调制度曲线中斜率最大的部分作为判定区段；所述步骤110中的预设位置位于两个所述焦距对应的所述判定区段。4.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，所述景深
‑
调制度关系和所述景深
‑
差分调制度关系均表现为曲线，所述步骤S210中的焦距个数大于或者等于3；所述步骤S220包括步骤：S221：根据各所述焦距在同一所述景深的若干张标定图像逐像素计算标定调制度，并计算相邻两个所述焦距在同一所述景深的两个所述标定调制度之差作为标定差分调制度，根据各所述像素对应的所述焦距、所述预设位置、所述标定调制度、所述标定差分调制度确定景深
‑
调制度曲线和景深
‑
差分调制度曲线；S222：选择各像素对应的每一条所述景深
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差分调制度曲线中斜率最大的部分作为判定区段，选择所述判定区段对应的首尾两端的景深平均值作为判定景深，将所述判定景深在所述景深
‑
差分调制度曲线所对应的景深
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调制度曲线上的调制度作为判定调制度，如此，对于每个像素得到多组判定组，每个所述判定组包括第一焦距和第二焦距、二者对应的景深
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差分调制度曲线、第一焦距对应的景深
‑
调制度曲线、判定调制度；所述步骤S110中，若通过远心变焦镜头、所述半透半反射镜的反射还分别在所述步骤
S210中其他焦距下采集所述待测物上的投射图像；所述S120包括步骤：S121：选取待定像素对应的第i个判定组作为当前判定组，选择所述当前判定组中第一焦距对应的若干张实采图像计算第一实测调制度T
实i
，判断所述第一实测调制度T
实i
是否大于或者等于所述判定调制度T
判i
，若是，根据第二焦距对应的若干张实采图像计算第二实测调制度T
实i+1
，将第一实测调制度T
预i
与第二实测制度T
预i+1
之差在景深
‑
差分调制度曲线对应的景深作为待确定像素的实际景深；若否，执行S122；S122：判断所述第一实测调制度T
实i
是否大于预设值，若是，根据第i+1个判定组中的第二焦距对应的若干张实采图像计算第三实测调制度T
实i+2
，将第二实测调制度T
实...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓利，陈泓帆，彭翔，何文奇，汤其剑，王中俭，
申请(专利权)人：深圳市安华光电技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：