【技术实现步骤摘要】
本公开涉及计算机，尤其涉及物体的三维重建方法、装置和电子设备。
技术介绍
1、条纹投影三维成像技术是一种广泛使用的结构光三维成像技术，因其无接触、成像精度高、全场测量的优势，在工业领域中的应用越来越普及。该技术是将特定的条纹图案投射到被测物体表面，采集受物体表面高度调制的变形条纹图像，对这些图像进行解调来获取绝对相位，并通过标定绝对相位和物体高度之间的映射关系，重建出物体的三维结构。
2、在现有技术中，出于提高高度方向的分辨率、减少投影条纹数量等考虑，条纹投影三维成像技术往往都无法直接求解出物体表面的绝对相位信息，而是先求解出截断相位，并借助相位展开算法来获取绝对相位。
3、然而现有技术是基于物体表面只存在一次反射的假设，没有考虑多次反射和透明物体等光照关系复杂的情况，容易在这些场景下出现级次求解错误的情况，最终导致求解出的物体点云出现错误，难以满足应用需求。
技术实现思路
1、本公开的多个方面提供物体的三维重建方法、装置和电子设备，以提高条纹投影三维成像技术中相位级次的准确性，从而提高对物体的三维重建的准确性。
2、本公开实施例第一方面提供一种物体的三维重建方法，包括：
3、获取多个条纹图像；其中所述多个条纹图像为向目标物体表面分别投射多组条纹图案后采集到的图像；其中条纹图案的组数根据投影视场中相位级次总数量确定，且每组条纹图案中的各个条纹图案之间光频率相同、但相移量不同；
4、对于任一图像像素，根据各条纹图像中所述图像
5、根据所述图像像素对应的各个相位级次的权重，确定所述图像像素对应的目标相位级次，并结合所述图像像素对应的目标相位级次以及预先获取的截断相位得到所述图像像素对应的绝对相位；
6、根据每一图像像素对应的绝对相位确定图像像素与投影像素之间的对应关系，并根据所述对应关系重建所述目标物体的三维点云。
7、本公开实施例第二方面提供一种物体的三维重建方法，包括：
8、通过投影单元向目标物体表面分别投射多组条纹图案，其中条纹图案的组数根据投影视场中相位级次总数量确定，且每组条纹图案中的各个条纹图案之间光频率相同、但相移量不同；
9、通过图像采集单元分别采集每一条纹图案经过所述目标物体表面调制后的条纹图像；所述条纹图像用于确定每一图像像素对应的目标相位级次，并结合预先获取的每一图像像素的截断相位得到每一图像像素对应的绝对相位，基于每一图像像素对应的绝对相位重建所述目标物体的三维点云。
10、本公开实施例第三方面提供一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如第一方面所述的方法。
11、本公开实施例第四方面提供一种3d相机，包括：投影单元和图像采集单元；
12、所述投影单元用于，向目标物体表面分别投射多组条纹图案，其中条纹图案的组数根据投影视场中相位级次总数量确定，且每组条纹图案中的各个条纹图案之间光频率相同、但相移量不同；
13、所述图像采集单元用于，分别采集每一条纹图案经过所述目标物体表面调制后的条纹图像；所述条纹图像用于确定每一图像像素对应的目标相位级次，并结合预先获取的每一图像像素的截断相位得到每一图像像素对应的绝对相位，以基于每一图像像素对应的绝对相位重建所述目标物体的三维点云。
14、本公开实施例第五方面提供一种物体的三维重建系统，包括如第三方面所述的电子设备以及第四方面所述的3d相机。
15、本公开实施例第六方面提供计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现上述第一方面的方法或第二方面的方法。
16、本公开实施例第七方面提供了一种计算机程序产品，程序产品包括：计算机程序，计算机程序存储在可读存储介质中，电子设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取计算机程序，至少一个处理器执行计算机程序使得电子设备执行上述第一方面的方法或第二方面的方法。
17、本公开实施例提供的物体的三维重建方法、装置和电子设备，通过获取多个条纹图像；其中多个条纹图像为向目标物体表面分别投射多组条纹图案后采集到的图像；其中条纹图案的组数根据投影视场中相位级次总数量确定，且每组条纹图案中的各个条纹图案之间光频率相同、但相移量不同；对于任一图像像素，根据各条纹图像中图像像素的像素值，在预设变换域中获取图像像素的频谱，并将频谱变换到空域，获取图像像素对应的各个相位级次的权重；根据图像像素对应的各个相位级次的权重，确定图像像素对应的目标相位级次，并结合图像像素对应的目标相位级次以及预先获取的截断相位得到图像像素对应的绝对相位；根据每一图像像素对应的绝对相位确定图像像素与投影像素之间的对应关系，并根据对应关系重建目标物体的三维点云。本公开实施例中通过单像素解码原理进行相位级次的编码和解码，能够分析出每一图像像素对应的各个相位级次的权重，可反映各个图像像素的光照成分，从而可以基于每一图像像素对应的各个相位级次的权重准确的确定出每一图像像素的目标相位级次，相比于格雷码等传统的级次编码和解码方式，从原理上更加适用于透明物体、高反光物体等复杂照明场景。
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1.一种物体的三维重建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每组条纹图案中的各个条纹图案为正弦函数调制的编码条纹图案；相应的，所述根据各条纹图像中所述图像像素的像素值，在预设变换域中获取所述图像像素的频谱，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各条纹图像中所述图像像素的像素值，在傅里叶域中获取所述图像像素的一维傅里叶频谱，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述条纹图案的组数等于投影视场中相位级次总数量的一半；相应的，所述采用相移法确定所述图像像素的一个傅里叶系数后，还包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述条纹图案的组数等于投影视场中相位级次总数量；相应的，所述根据所述图像像素对应的各个相位级次的权重，确定所述图像像素对应的目标相位级次，包括：
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述正弦函数调制的编码条纹图案为正弦阶梯波条纹图案，其中所述正弦阶梯波为具有正弦波形状的阶梯波，且所述正弦阶梯波的每一阶梯的宽度与一个相位级次的投影像素宽
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每组条纹图案中的各个条纹图案为正弦条纹图案；相应的，所述根据各条纹图像中所述图像像素的像素值，在预设变换域中获取所述图像像素的频谱，包括：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述图像像素对应的各个相位级次的权重，确定所述图像像素对应的目标相位级次，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据预设规则从所述候选相位级次中确定所述图像像素对应的目标相位级次，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在满足相位级次单调性和连续性规则的条件下，获取所述任一行中每一图像像素选择不同候选相位级次时总代价值最小的一个候选相位级次组合，包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据双目立体几何约束关系，确定所述任一行中图像像素的相位级次的目标上限和目标下限，包括：
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述条纹图案的组数为投影单元的分辨率的一半；相应的，所述获取多个条纹图像后，还包括：
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
14.一种物体的三维重建方法，其特征在于，包括：
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述每组条纹图案中的各个条纹图案为正弦函数调制的编码条纹图案；或者
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述正弦函数调制的编码条纹图案为正弦阶梯波条纹图案，其中所述正弦阶梯波为具有正弦波形状的阶梯波，且所述正弦阶梯波的每一阶梯的宽度与一个相位级次的投影像素宽度相对应。
17.根据权利要求14-16任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
18.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如权利要求1-13任一项所述的方法。
19.一种3D相机，其特征在于，包括：投影单元和图像采集单元；
20.根据权利要求19所述的3D相机，其特征在于，所述3D相机还包括处理器，所述处理器用于执行如权利要求1-13任一项所述的方法。
21.一种物体的三维重建系统，其特征在于，包括如权利要求18所述的电子设备以及如权利要求19所述的3D相机。
22.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现权利要求1-17任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种物体的三维重建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每组条纹图案中的各个条纹图案为正弦函数调制的编码条纹图案；相应的，所述根据各条纹图像中所述图像像素的像素值，在预设变换域中获取所述图像像素的频谱，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据各条纹图像中所述图像像素的像素值，在傅里叶域中获取所述图像像素的一维傅里叶频谱，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述条纹图案的组数等于投影视场中相位级次总数量的一半；相应的，所述采用相移法确定所述图像像素的一个傅里叶系数后，还包括：
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述条纹图案的组数等于投影视场中相位级次总数量；相应的，所述根据所述图像像素对应的各个相位级次的权重，确定所述图像像素对应的目标相位级次，包括：
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述正弦函数调制的编码条纹图案为正弦阶梯波条纹图案，其中所述正弦阶梯波为具有正弦波形状的阶梯波，且所述正弦阶梯波的每一阶梯的宽度与一个相位级次的投影像素宽度相对应。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每组条纹图案中的各个条纹图案为正弦条纹图案；相应的，所述根据各条纹图像中所述图像像素的像素值，在预设变换域中获取所述图像像素的频谱，包括：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述图像像素对应的各个相位级次的权重，确定所述图像像素对应的目标相位级次，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据预设规则从所述候选相位级次中确定所述图像像素对应的目标相位级次，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述在满足相位级次单调性和连续性规则的条件下，获取所述任一行中每一图像像素选择不同...
【专利技术属性】
技术研发人员：张继洲，宋启原，邵天兰，丁有爽，
申请(专利权)人：梅卡曼德北京机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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