【CN110044304A】用于三维结构光重建的三步相移方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711344608.6(22)申请日 2017.12.15(71)申请人 中国科学院深圳先进技术研究院地址 518000 广东省深圳市南山区深圳大学城学苑大道1068号(72)发明人 宋展　曾海　(74)专利代理机构 深圳青年人专利商标代理有限公司 44350代理人 傅俏梅(51)Int.Cl.G06T 7/73(2017.01)G06T 15/00(2011.01)G06T 3/00(2006.01)(54)发明名称基于结构光的三维图像重建方法、装置及存储介质(57)摘要本发明适用图像处理领域，提供了基于结构光的三维图像重建方法、装置及存储介质，该方法包括：提取输入的物体编码图像的主编码特征点；构建主编码特征点的拓扑网络，根据拓扑网络提取物体编码图像中包括的所有编码元素图像；对每个编码元素图像中的图形特征点的初始位置进行定位，计算编码元素图像的辅助编码特征点；根据主编码特征点和辅助编码特征点，使用深度学习网络对所有编码元素图像进行识别；根据预设的极线编码策略，将识别到得的每个编码元素图像对应的编码信息与预先存储的编码图案对应的编码信息进行匹配，以实现解码；根据预先获取的三维图像重建系统标定参数和匹配得到的解码信息对物体进行三维图像重建，以得到物体的三维图像。

权利要求书2页 说明书7页 附图4页CN 108122254 A 2018.06.05C N 108122254A1.一种基于结构光的三维图像重建方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：当接收到用户输入的物体三维图像重建请求时，提取输入的物体编码图像的主编码特征点，所述物体编码图像中的编码元素图形具有旋转对称性且包含预设数量的辅助编码特征点；根据所述物体编码图像的主编码特征点，构建所述主编码特征点的拓扑网络，根据所述拓扑网络提取所述物体编码图像中包括的所有编码元素图像；使用预设的角点检测算法对每个所述编码元素图像中的图形特征点的初始位置进行定位，根据所述初始位置以及所述编码元素图像的灰度值计算所述编码元素图像的辅助编码特征点；根据所述主编码特征点和所有所述编码元素图像的辅助编码特征点，使用预先训练好的深度学习网络对所述所有编码元素图像进行识别；根据预设的极线编码策略，将识别到得的每个所述编码元素图像对应的编码信息与预先存储的编码图案对应的编码信息进行匹配，以实现对应的主编码特征点及辅助编码特征点的解码；根据预先获取的三维图像重建系统标定参数和所述匹配得到的解码信息对所述物体进行三维图像重建，以得到所述物体的三维图像。

第33卷第5期2020年10月Vol.33 No.5Oct.2020大学物理实验PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLEGE文章编号:1007-2934（2020）05-0005-06基于改进三步相移法的结构光三维动态扫描系统陈文娟**，高超，李迎春,唐子淇，胡姗姗收稿日期：2020-09-04基金项目：中国石油大学（华东）大学生创新创业训练项目（20190468）；中国石油大学（华东）重点教学实验技术改革项目（SZ201822）；中国石油大学（华东）校级重点教学改革项目（JY-A201820）*通讯联系人（中国石油大学（华东）理学院，山东青岛266580）摘 要：提出了一种改进型三步相移法的结构光三维动态扫描系统,将三步相移图的获取方式由 条纹移动的被动式获取转变为物体移动的主动式获取。

结合数字图像处理技术,根据物体运动速度与 相移量的关系控制摄像头准确拍摄三步相移图片，无须投影多幅条纹和使用复杂算法，即可快速灵活地实现简单运动物体的三维重建。

在MATLAB 中仿真一个运动半球体进行结构光动态扫描实验，并使用 自主开发的软件进行三维重建。

结果表明，该方法获取的三步相移图像能够较好地还原简单运动物体的三维形状，对低成本相机的动态三维成像的研究具有一定的参考价值。

关 键 词：结构光;条纹投影;三维扫描;三步相移中图分类号：O4-33 文献标志码：A D0I ：10.14139/22-1228.2020.05.002三维扫描成像将客观物理世界中的物体迅速转化为计算机中的三维数字像，从而获取物体三1 原理分析维形态和纹理信息，广泛应用于工业设计、文物恢复、虚拟现实以及产品逆向工程等多个领域[1] o其中结构光三维扫描技术具有非接触、无损伤、高精度、全场测量的优点,成为三维成像技术中的主 流光学技术之一[2]o 然而，目前基于条纹相位测量的结构光三维扫描系统大部分通过投射多组光栅条纹进行静态物体成像,对动态物体成像时投 影与拍摄装置的速度与性能要求高、结构复杂且算法繁琐⑶。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910559303.X(22)申请日 2019.06.26(71)申请人 电子科技大学地址 611731 四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人 李纯明　高爽　(74)专利代理机构 成都点睛专利代理事务所(普通合伙) 51232代理人 葛启函(51)Int.Cl.G06T 17/00(2006.01)G06T 7/80(2017.01)G06T 3/00(2006.01)G06T 3/40(2006.01)(54)发明名称一种基于结构光的三维重建方法(57)摘要一种基于结构光的三维重建方法，首先设置双目立体视觉系统，对系统中两个相机进行标定。

然后将被测物体设置在旋转平台上，标定旋转平台，通过多次旋转采集被测物体不同旋转面的点云模型，其中获得单个点云模型的方法如下：分别投影高频结构光、中频结构光、单频结构光到被测物体表面，对两个相机采集的高频图像、中频图像、单频图像进行解码得到相位信息，采用三频映射法将高频图像映射到中频图像，再将中频图像映射到单频图像，对映射后的两个相机的单频图像进行同名点匹配获得当前旋转面的点云模型。

最后将各个旋转面的点云模型旋转到同一坐标系下，利用最近点迭代算法对所有点云模型进行配准，配准后进行融合得到被测物体的三维模型。

权利要求书3页 说明书8页 附图2页CN 110288699 A 2019.09.27C N 110288699A1.一种基于结构光的三维重建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、设置双目立体视觉系统，所述双目立体视觉系统包括左右两个相机，对两个相机进行标定获取每个相机的内外参数；步骤2、将被测物体设置在旋转平台上，标定旋转平台，通过多次旋转采集所述被测物体不同旋转面的点云模型，其中单次旋转后采集所述被测物体当前旋转面的点云模型的方法如下：2.1、利用投影仪将高频结构光编码图案投射到所述被测物体表面，并由左右两个相机分别对所述被测物体进行图像采集，将采集到的左右两边的图像进行解码得到左右两边的高频图像中每个像素点的相位信息；2.2、利用投影仪将中频结构光编码图案投射到所述被测物体表面，并由左右两个相机分别对所述被测物体进行图像采集，将采集到的左右两边的图像进行解码得到左右两边的中频图像中每个像素点的相位信息；2.3、利用投影仪将单频结构光编码图案投射到所述被测物体表面，并由左右两个相机分别对所述被测物体进行图像采集，将采集到的左右两边的图像进行解码得到左右两边的单频图像中每个像素点的相位信息；2.4、将左右两边的高频图像中每个像素点的相位信息分别映射到左右两边的中频图像，再将映射后的左右两边的中频图像中每个像素点的相位信息分别映射到左右两边的单频图像；2.5、对映射后得到的左右两边的单频图像进行同名点匹配，获得所述被测物体在当前旋转面的点云模型；步骤3、利用标定好的旋转平台，对所述被测物体的不同旋转面的点云模块进行逆旋转，将所述被测物体在各个旋转面的点云模型旋转到同一坐标系下进行粗拼接，将粗拼接结果作为最近点迭代算法的初始值，利用最近点迭代算法对所有点云模型进行精确配准，配准后进行融合得到所述被测物体的三维模型。

专利名称：一种基于结构光的三维物体表面重建方法专利类型：发明专利
发明人：韩成,范静涛,杨华民,姜会林,张超,丁莹,赵义武申请号：CN200910217739.7
申请日：20091016
公开号：CN101697233A
公开日：
20100421
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提出一种基于结构光的三维物体表面重建方法，此方法使用标定板对投影机和照相机进行标定，并获得相应参数矩阵；通过投影机向投影屏幕投影格雷编码图像，照相机摄取格雷编码图像；通过对图像的预处理，得到投影机上的每个像素点与其在照相机成像平面上的位置对应关系，然后再对被测物体的调制后的图像进行预处理，对调制前和调制后的图像中的扫描点进行匹配，计算出被测物体表面的世界坐标。

最后根据所得到的待测物体的三维坐标信息绘制相应的点云图像。

此方法广泛适用于与建模、检测技术相关的虚拟现实、军事仿真、工业设计、荧幕检测等领域中各类立体模型表面的三维重建中，具有高精度、高效率、低成本、易实施等优点。

申请人：长春理工大学
地址：130022 吉林省长春市卫星路7186号长春理工大学空间光电技术研究所1301室
国籍：CN
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专利名称：三维重建方法和用于三维重建的系统
专利类型：发明专利
发明人：矫恒超,王春,李磊,刘刚,李智临,范亚苹,张奕奕申请号：CN201811002269.8
申请日：20180830
公开号：CN110874863A
公开日：
20200310
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明实施例提供一种三维重建的方法和用于三维重建的系统，属于图像重建技术领域。

所述三维重建的方法包括：控制红色、蓝色和绿色的光照射物体表面；采集同时在红色、蓝色和绿色的光照射下的物体表面的图像；将采集的图像进行三通道分离，获得三幅分别与红色、蓝色和绿色的光对应的灰度图像；以及根据所述红色、蓝色和绿色的光的照射角度和所述灰度图像，对所述物体进行三维重建。

通过本发明提供的技术方案，可以根据单帧图像完成待建物体表面的三维重建，并且具有精度高，细节处理好、工作效率高的优点。

申请人：中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院
地址：100728 北京市朝阳区朝阳门北大街22号
国籍：CN
代理机构：北京润平知识产权代理有限公司
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