一种基于相移轮廓术的多运动物体三维重构方法.pdf

(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CN110634180A(43)申请公布日2019.12.31(21)申请号201910760502.7(22)申请日2019.08.16(71)申请人河南三维泰科电子科技有限公司地址450001河南省郑州市高新技术产业开发区冬青街7号A座1608号(72)发明人吕磊贾钊逸(74)专利代理机构郑州汇科专利代理事务所(特殊普通合伙)41147代理人李伟(51)Int.Cl.G06T17/00(2006.01)G01B11/25(2006.01)G06K9/32(2006.01)G06K9/46(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图7页(54)发明名称一种基于相移轮廓术的多运动物体三维重构方法(57)摘要本发明公开了一种基于相移轮廓术的多运动物体三维重构方法，包括以下步骤：(1)确定不同物体的感兴趣区域，将每个感兴趣区域中的对象作为目标；(2)采用高速跟踪算法-核相关滤波器对目标进行单独跟踪，并在捕获图像中识别出运动后的目标区域；(3)利用运动前和运动后目标的区域，获得每个对象运动的旋转矩阵和平移向量；(4)将尺度不变特征变换算法用于跟踪区域，得到相应的特征点；(5)利用目标运动与相位值的关系，用运动信息的重建模型消除运动引起的误差；(6)利用N步相移轮廓术得到物体上的条纹图案，求得物体的包裹相位，分别恢复相位图并对多个目标进行重构；本发明具有可对多个不同运动的对象进行重构，重构精度高的优点。CN110634180ACN110634180A权利要求书1/2页1.一种基于相移轮廓术的多运动物体三维重构方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)确定不同物体的感兴趣区域，将每个感兴趣区域中的对象作为目标，以跟踪之后捕获的条纹图案中对象的移动；(2)采用高速跟踪算法-核相关滤波器对目标进行单独跟踪，并在捕获图像中识别出运动后的目标区域；(3)利用运动前和运动后目标的区域，获得描述每个对象运动的旋转矩阵和平移向量；(4)将尺度不变特征变换算法应用于跟踪区域，得到相应的特征点；(5)利用目标运动与相位值之间的关系，采用运动信息的重建模型消除运动引起的误差；(6)利用N步相移轮廓术得到物体上的条纹图案，求得物体的包裹相位，分别恢复相位图并对多个目标进行重构。2.如权利要求1所述的一种基于相移轮廓术的多运动物体三维重构方法，其特征在于：所述的步骤(1)中没有发生运动物体和运动后物体的条纹图案分别表示如下：和其中n＝1，2，3,……,N；N为条纹图案的数量；为物体上的第n个条纹图案；a为环境光，b为正弦条纹图案强度的幅值；为物φ0(x,y)体表面上的相位值；Φ(f(x,y),g(x,y))为点(x,y)运动后的相位差。3.如权利要求1所述的一种基于相移轮廓术的多运动物体三维重构方法，其特征在于：所述的步骤(3)中每个对象运动的旋转矩阵和平移向量的计算过程如下：假设对象在x-y平面上执行二维运动，点(x，y)将按照下面的关系移动到点(u，v)，其中R,T和被称为描述(x，y)和(u，v)之间关系的旋转矩阵和平移向量，它们由下式给出：(R,T)和之间的关系可以由下式表达：2CN110634180A权利要求书2/2页4.如权利要求1所述的一种基于相移轮廓术的多运动物体三维重构方法，其特征在于：所述的步骤(6)中物体上的条纹图案表示如下：其中I′1(x,y)为第一个原始的条纹图案。5.如权利要求1所述的一种基于相移轮廓术的多运动物体三维重构方法，其特征在于：所述的步骤(6)中包裹相位的计算公式如下：其中3CN110634180A说明书1/8页一种基于相移轮廓术的多运动物体三维重构方法技术领域[0001]本发明涉及三维重构技术领域，尤其涉及一种基于相移轮廓术的多运动物体三维重构方法。背景技术[0002]相移轮廓术(PSP)是目前最常用的三维重构技术之一，PSP具有精度高、鲁棒性强等优点，常用于三维形状测量中，其典型结构包括一台摄像机和一台投影仪，投影仪将多个已知相移的条纹图案(通常至少三个)投射到物体表面，然后，相机捕获从物体表面反射的条纹图案，利用多个条纹图的强度值，恢复相位图，并且通过条纹图案中存在的相位信息来计算物体表面的高度信息，传统PSP原理：对于N步PSP，从参考平面和物体上获取的条纹图案可以分别表示如下：[0003][0004]和[0005][0006]其中n＝1，2，3,……,N；N为条纹图案的数量；为参考平面上的第n个条纹图案；为物体上的第n个条纹图案；a为环境光，b为正弦条纹图案强度的幅值；φr(x,y)为参考平面上的相位值；φ0(x,y)为物体表面上的相位值。[0007]参考平面和物体的相位图可以通过以下公式计算得到[0008][0009]和[0010][00