CN109785375A - 基于3d建模的距离检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于3D建模的距离检测方法及装置，所述距离检测方法包括：在第一位置获取拍摄目标的2D影像，2D影像的数量至少为1个；识别2D影像中所述拍摄目标的第一目标点和第二目标点的位置；在第一位置获取所述拍摄目标的3D影像；根据3D影像中第一目标点、第二目标点的深度信息以及2D影像中所述第一目标点和第二目标点的位置获取空间中第一目标点和第二目标点之间的实际距离。本发明的基于3D建模的距离检测方法及装置能够大幅度提高测量精度，并且运行高效且所占用的系统资源较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于3D建模的距离检测方法及装置。
背景技术
三维建模是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础，也是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。
光栅投影进行三维重建是一种三维重建方式，将光栅分别投影到参考平面和被测物体表面，由于参考平面选取的是水平平面，投影到上面的参考光栅不会发生变形；当光栅投影到被测物体表面时，光栅会产生不同程度的变形，是由于投影光栅受到了被测物体表面高度的调制。所放置的被测物体高度不同，光栅的相位变化程度也随之不同，二维平面变形条纹的相位变化中携带有物体表面的三维形貌信息。因此，通过求取相位的变化值，可以得到物体在相应点处的高度，从而得到三维物体的轮廓形状。
现有的光栅投影进行三维重建中存在应用环境单一的缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中光栅投影进行三维重建的应用场景单一的缺陷，提供一种能够大幅度提高测量精度，并且运行高效且所占用的系统资源较低的基于3D建模的距离检测方法及装置。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种基于3D建模的距离测量方法，其特点在于，所述距离检测方法包括：
在第一位置获取拍摄目标的2D影像，2D影像的数量至少为1个；
识别2D影像中所述拍摄目标的第一目标点和第二目标点的位置；
在第一位置获取所述拍摄目标的3D影像；
根据3D影像中第一目标点、第二目标点的深度信息以及2D影像中所述第一目标点和第二目标点的位置获取空间中第一目标点和第二目标点之间的实际距离。
较佳地，所述拍摄目标为头部，所述距离检测方法包括：
投影仪在第二位置向拍摄目标投射红外光；
相机在所述第一位置拍摄被红外光照射的瞳孔获取所述2D影像；
识别2D影像中所述拍摄目标的第一目标点和第二目标点之间的平面距离，所述第一目标点和第二目标点分别为两个瞳孔的中心；
所述投影仪在所述第二位置向拍摄目标投影结构光；
所述相机在所述第一位置拍摄被所述结构光照射的瞳孔获取所述3D影像；
根据3D影像中第一目标点、第二目标点的深度信息以及所述平面距离获取所述第一目标点和第二目标点的实际距离。
较佳地，获取所述实际距离包括：
根据第一目标点、第二目标点的深度信息获取第一长度和第二长度，其中，第一长度大于第二长度；
获取以第二长度为腰以及所述平面距离为底的等腰三角形；
根据所述等腰三角形获取第一长度、第二长度以及目标距离的目标三角形；
根据所述目标三角形获取所述目标距离的长度作为所述实际距离。
较佳地，所述距离测量方法包括：
所述相机在所述第一位置获取瞳孔被红外光照射过程的至少两个2D影像；
根据所述至少两个2D影像的差异对比获取所述瞳孔的中心，分别为第一目标点和第二目标点。
较佳地，2D影像的数量为2个，所述根据所述至少两个2D影像的差异对比获取所述瞳孔的中心点位置包括：
分别识别两个2D影像中瞳孔边界获取第一边界和第二边界；
根据瞳孔中心到第一边界的距离以及瞳孔中心到第二边界的距离的比例获取所述瞳孔中心的像素的坐标。
本发明还提供一种距离测量装置，其特点在于，所述距离测量系统包括一采集模块、一处理模块以及一建模模块，
所述采集模块用于采集在第一位置获取拍摄目标的2D影像，2D影像的数量至少为1个；
所述处理模块用于识别2D影像中所述拍摄目标的第一目标点和第二目标点的位置；
所述建模模块用于采集在第一位置获取所述拍摄目标的3D影像；
所述处理模块还用于根据3D影像中第一目标点、第二目标点的深度信息以及2D影像中所述第一目标点和第二目标点的位置获取空间中第一目标点和第二目标点之间的实际距离。
较佳地，所述2D影像通过一投影仪在第二位置向拍摄目标投射红外光且相机在所述第一位置拍摄被红外光照射的瞳孔来获取；
所述处理模块用于识别2D影像中所述拍摄目标的第一目标点和第二目标点之间的平面距离，所述第一目标点和第二目标点分别为两个瞳孔的中心；
所述3D影像通过所述投影仪在所述第二位置向拍摄目标投影结构光且所述相机在所述第一位置拍摄被所述结构光照射的瞳孔来获取；
所述处理模块用于根据3D影像中第一目标点、第二目标点的深度信息以及所述平面距离获取所述第一目标点和第二目标点的实际距离。
较佳地，所述处理模块用于：
根据第一目标点、第二目标点的深度信息获取第一长度和第二长度，其中，第一长度大于第二长度；
获取以第二长度为腰以及所述平面距离为底的等腰三角形；
根据所述等腰三角形获取第一长度、第二长度以及目标距离的目标三角形；
根据所述目标三角形获取所述目标距离的长度作为所述实际距离。
较佳地，
所述采集模块用于通过所述相机在所述第一位置获取瞳孔被红外光照射过程的至少两个2D影像；
所述处理模块用于根据所述至少两个2D影像的差异对比获取所述瞳孔的中心，分别为第一目标点和第二目标点。
较佳地，2D影像的数量为2个，所述处理模块还用于分别识别两个2D影像中瞳孔边界获取第一边界和第二边界，并根据瞳孔中心到第一边界的距离以及瞳孔中心到第二边界的距离的比例获取所述瞳孔中心的像素的坐标。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的基于3D建模的距离检测方法及装置能够大幅度提高测量精度，并且运行高效且所占用的系统资源较低。
附图说明
图1为本发明实施例1的距离检测方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供一种距离测量装置，所述距离测量系统包括一采集模块、一处理模块以及一建模模块。在本实施例中，所述距离测量装置用于测量瞳孔的空间位置。
所述采集模块用于采集在第一位置获取拍摄目标的2D影像，2D影像的数量至少为1个，具体地，本实施例通过一相机在第一位置获取拍摄目标的2D影像，所述采集模块用于获取所述相机的影像。
另外，所述采集模块还可以直接用相机代替。
所述处理模块用于识别2D影像中所述拍摄目标的第一目标点和第二目标点的位置，本实施例通过图像识别获取瞳孔位置。
所述建模模块用于采集在第一位置获取所述拍摄目标的3D影像，具体地，本实施例通过相机配合投影仪投影结构光获取所述3D模型，所述3D模型还可以通过3D相机获取，即所述相机为3D相机，在拍摄2D影像的同一位置获取所述3D模型。
所述处理模块还用于根据3D影像中第一目标点、第二目标点的深度信息以及2D影像中所述第一目标点和第二目标点的位置获取空间中第一目标点和第二目标点之间的实际距离。
通过2D影像能够获取瞳孔位置，由于2D影像和3D影像是在同一位置上获取，2D影像上的位置能够对应到3D影像上，从而获取2D影像瞳孔的深度信息，进一步获取空间之间的距离。
另外，所述建模模块还可以直接用相机和投影仪代替。
进一步地，本实施例通过相机和投影仪的结构光来获取3D影像。
所述2D影像通过投影仪在第二位置向拍摄目标投射红外光且相机在所述第一位置拍摄被红外光照射的瞳孔来获取；
所述处理模块用于识别2D影像中所述拍摄目标的第一目标点和第二目标点之间的平面距离，所述第一目标点和第二目标点分别为两个瞳孔的中心；
所述3D影像通过所述投影仪在所述第二位置向拍摄目标投影结构光且所述相机在所述第一位置拍摄被所述结构光照射的瞳孔来获取；
所述处理模块用于根据3D影像中第一目标点、第二目标点的深度信息以及所述平面距离获取所述第一目标点和第二目标点的实际距离。
所述处理模块具体获取所述实际距离的方法为：
根据第一目标点、第二目标点的深度信息获取第一长度和第二长度，其中，第一长度大于第二长度；
获取以第二长度为腰以及所述平面距离为底的等腰三角形；
根据所述等腰三角形获取第一长度、第二长度以及目标距离的目标三角形；
根据所述目标三角形获取所述目标距离的长度作为所述实际距离。
进一步地，本实施例通过人眼对红外光的极度敏感，通过对比瞳孔的差异能够获取瞳孔的中心点，而且瞳孔被红外光照射后会缩小从而使瞳孔的区域变小更容易获取准确的中心点位置。
所述采集模块用于通过所述相机在所述第一位置获取瞳孔被红外光照射过程的至少两个2D影像；
所述处理模块用于根据所述至少两个2D影像的差异对比获取所述瞳孔的中心，分别为第一目标点和第二目标点。
2D影像的数量为2个，所述处理模块还用于分别识别两个2D影像中瞳孔边界获取第一边界和第二边界，并根据瞳孔中心到第一边界的距离以及瞳孔中心到第二边界的距离的比例获取所述瞳孔中心的像素的坐标。
通过瞳孔的缩放比例相同的特点，在瞳孔边界上去点来做方程计算能够计算获取瞳孔中心点。
利用上述的距离测量装置，本实施例提供一种距离测量方法，参见图1，包括：
步骤100、投影仪在第二位置向拍摄目标投射红外光；
步骤101、相机在所述第一位置拍摄被红外光照射的瞳孔获取所述2D影像；
步骤102、识别2D影像中所述拍摄目标的第一目标点和第二目标点之间的平面距离，所述第一目标点和第二目标点分别为两个瞳孔的中心；
步骤103、所述投影仪在所述第二位置向拍摄目标投影结构光；
步骤104、所述相机在所述第一位置拍摄被所述结构光照射的瞳孔获取所述3D影像；
步骤105、根据3D影像中第一目标点、第二目标点的深度信息以及所述平面距离获取所述第一目标点和第二目标点的实际距离。
其中，步骤105包括：
根据第一目标点、第二目标点的深度信息获取第一长度和第二长度，其中，第一长度大于第二长度；
获取以第二长度为腰以及所述平面距离为底的等腰三角形；
根据所述等腰三角形获取第一长度、第二长度以及目标距离的目标三角形；
根据所述目标三角形获取所述目标距离的长度作为所述实际距离。
其中，步骤101具体为：所述相机在所述第一位置获取瞳孔被红外光照射过程的至少两个2D影像。
步骤120具体为：根据所述至少两个2D影像的差异对比获取所述瞳孔的中心，分别为第一目标点和第二目标点。
2D影像的数量为2个，通过差异对比具体为：
分别识别两个2D影像中瞳孔边界获取第一边界和第二边界；
根据瞳孔中心到第一边界的距离以及瞳孔中心到第二边界的距离的比例获取所述瞳孔中心的像素的坐标。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于3D建模的距离测量方法，其特征在于，所述距离检测方法包括：
在第一位置获取拍摄目标的2D影像，2D影像的数量至少为1个；
识别2D影像中所述拍摄目标的第一目标点和第二目标点的位置；
在第一位置获取所述拍摄目标的3D影像；
根据3D影像中第一目标点、第二目标点的深度信息以及2D影像中所述第一目标点和第二目标点的位置获取空间中第一目标点和第二目标点之间的实际距离。
2.如权利要求1所述的距离测量方法，其特征在于，所述拍摄目标为头部，所述距离检测方法包括：
投影仪在第二位置向拍摄目标投射红外光；
相机在所述第一位置拍摄被红外光照射的瞳孔获取所述2D影像；
识别2D影像中所述拍摄目标的第一目标点和第二目标点之间的平面距离，所述第一目标点和第二目标点分别为两个瞳孔的中心；
所述投影仪在所述第二位置向拍摄目标投影结构光；
所述相机在所述第一位置拍摄被所述结构光照射的瞳孔获取所述3D影像；
根据3D影像中第一目标点、第二目标点的深度信息以及所述平面距离获取所述第一目标点和第二目标点的实际距离。
3.如权利要求2所述的距离测量方法，其特征在于，获取所述实际距离包括：
根据第一目标点、第二目标点的深度信息获取第一长度和第二长度，其中，第一长度大于第二长度；
获取以第二长度为腰以及所述平面距离为底的等腰三角形；
根据所述等腰三角形获取第一长度、第二长度以及目标距离的目标三角形；
根据所述目标三角形获取所述目标距离的长度作为所述实际距离。
4.如权利要求2所述的距离测量方法，其特征在于，所述距离测量方法包括：
所述相机在所述第一位置获取瞳孔被红外光照射过程的至少两个2D影像；
根据所述至少两个2D影像的差异对比获取所述瞳孔的中心，分别为第一目标点和第二目标点。
5.如权利要求4所述的距离测量方法，其特征在于，2D影像的数量为2个，所述根据所述至少两个2D影像的差异对比获取所述瞳孔的中心点位置包括：
分别识别两个2D影像中瞳孔边界获取第一边界和第二边界；
根据瞳孔中心到第一边界的距离以及瞳孔中心到第二边界的距离的比例获取所述瞳孔中心的像素的坐标。
6.一种距离测量装置，其特征在于，所述距离测量系统包括一采集模块、一处理模块以及一建模模块，
所述采集模块用于采集在第一位置获取拍摄目标的2D影像，2D影像的数量至少为1个；
所述处理模块用于识别2D影像中所述拍摄目标的第一目标点和第二目标点的位置；
所述建模模块用于采集在第一位置获取所述拍摄目标的3D影像；
所述处理模块还用于根据3D影像中第一目标点、第二目标点的深度信息以及2D影像中所述第一目标点和第二目标点的位置获取空间中第一目标点和第二目标点之间的实际距离。
7.如权利要求6所述的距离测量装置，其特征在于，所述2D影像通过一投影仪在第二位置向拍摄目标投射红外光且相机在所述第一位置拍摄被红外光照射的瞳孔来获取；
所述处理模块用于识别2D影像中所述拍摄目标的第一目标点和第二目标点之间的平面距离，所述第一目标点和第二目标点分别为两个瞳孔的中心；
所述3D影像通过所述投影仪在所述第二位置向拍摄目标投影结构光且所述相机在所述第一位置拍摄被所述结构光照射的瞳孔来获取；
所述处理模块用于根据3D影像中第一目标点、第二目标点的深度信息以及所述平面距离获取所述第一目标点和第二目标点的实际距离。
8.如权利要求7所述的距离测量装置，其特征在于，所述处理模块用于：
根据第一目标点、第二目标点的深度信息获取第一长度和第二长度，其中，第一长度大于第二长度；
获取以第二长度为腰以及所述平面距离为底的等腰三角形；
根据所述等腰三角形获取第一长度、第二长度以及目标距离的目标三角形；
根据所述目标三角形获取所述目标距离的长度作为所述实际距离。
9.如权利要求7所述的距离测量装置，其特征在于，
所述采集模块用于通过所述相机在所述第一位置获取瞳孔被红外光照射过程的至少两个2D影像；
所述处理模块用于根据所述至少两个2D影像的差异对比获取所述瞳孔的中心，分别为第一目标点和第二目标点。
10.如权利要求9所述的距离测量装置，其特征在于，2D影像的数量为2个，所述处理模块还用于分别识别两个2D影像中瞳孔边界获取第一边界和第二边界，并根据瞳孔中心到第一边界的距离以及瞳孔中心到第二边界的距离的比例获取所述瞳孔中心的像素的坐标。
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