CN110310365B - 一种三维重建方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种三维重建方法及装置，涉及数据处理技术领域。先通过投影装置将预设条纹图投射到目标物体上，以产生调制后的变形条纹图，然后再获取该变形条纹图，进一步地，根据该变形条纹图计算出相应的相位信息，在计算出相位信息之后，通过预先构建的点云查找表，计算出三维点云数据，能够提升三维点云数据的计算效率，计算精确度高。

Description

一种三维重建方法及装置

技术领域

本申请涉及数据处理技术领域，具体而言，涉及一种三维重建方法及 装置。

背景技术

目前，相位测量轮廓术(Phase Measuring Profilometry,PMP)是一种高 精度，快速的结构光三维测量技术，广泛应用于逆向工程，工业检测，模 式识别等领域。在获取到物体的相位信息后，将物体的相位信息速度较快 地转化为精确的三维点云显得尤为重要。现有三维重建方法先通过变形条 纹图计算出相位后，再通过矩阵伪逆、最小二乘法以及其他方程技巧求解 出相应的三维点云数据，计算效率低，精确度低。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种三维重建方法及装置，能够提升三 维点云数据的计算效率，计算精确度高。

本申请实施例提供了一种三维重建方法，包括：

通过投影装置将预设条纹图投射到目标物体上，以产生调制后的变形 条纹图；

获取所述变形条纹图，并计算所述变形条纹图的相位信息；

根据所述相位信息和预先构建的点云查找表，计算所述目标物体的三 维点云数据。

在上述实现过程中，先通过投影装置将预设条纹图投射到目标物体上， 以产生调制后的变形条纹图，然后再获取该变形条纹图，进一步地，根据 该变形条纹图计算出相应的相位信息，在计算出相位信息之后，通过预先 构建的点云查找表，计算出三维点云数据，能够提升三维点云数据的计算 效率，计算精确度高。

进一步地，所述变形条纹图的表示公式为：

其中，

表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平方向 扫描的图像亮度，

表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直 方向扫描的图像亮度，A^x表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的 水平方向的调制分量，A^y表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的 垂直方向的调制分量，Φ^x表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处 的水平相位，Φ^y表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直相 位，n表示所述变形条纹图的序号索引，N表示所述变形条纹图的总数量。

在上述实现过程中，在得到变形条纹图之后，可以得到该变形条纹图 的表示公式，进而有利于相位信息的计算。

进一步地，所述相位信息包括Φ^x和Φ^y；

计算Φ^x和Φ^y的计算公式为：

在上述实现过程中，可以根据变形条纹图计算出相应的相位信息，该 相位信息包括变形条纹图上每个坐标为(x^c，y^c)的点对应的相位信息。

进一步地，在所述通过投影装置将预设条纹图投射到目标物体上，以 产生调制后的变形条纹图之前，还包括：

通过摄像装置获取用于构建点云查找表的扫描图片；

获取所述摄像装置对应的摄像装置校准矩阵和所述投影装置对应的投 影装置校准矩阵；

计算所述扫描图片上每个坐标点对应的极线方程；

根据所述摄像装置校准矩阵、所述投影装置校准矩阵和所述每个坐标 点对应的极线方程构建所述点云查找表。

在上述实现过程中，在计算目标物体的三维点云数据之前，需要预先 构建点云查找表，在构建点云查找表时，先根据摄像装置获取的扫描图片， 计算该扫描图片上每个坐标点对应的极线方程，最后再根据获取到的摄像 装置校准矩阵、投影装置校准矩阵和每个坐标点对应的极线方程构建点云 查找表，在构建了点云查找表之后，就可以根据该点云查找表重建任意物 体的三维点云数据。

进一步地，根据所述相位信息和预先构建的点云查找表，计算所述目 标物体的三维点云数据，包括：

根据所述相位信息计算投影空间坐标，并根据所述变形条纹图中各个 点的二维坐标和预先构建的点云查找表，确定每个所述二维坐标对应的点 云查找变量；

根据每个所述二维坐标对应的所述点云查找变量和所述投影空间坐标 计算每个所述二维坐标对应的三维坐标；

根据所有所述二维坐标对应的三维坐标，得到所述目标物体的三维点 云数据。

在上述实现过程中，在计算目标物体的三维点云数据时，先根据相位 信息计算投影空间坐标并根据变形条纹图中各个点的二维坐标，确定每个 所述二维坐标对应的点云查找变量，最后，再根据每个所述二维坐标对应 的点云查找变量和投影空间坐标计算出每个二维坐标对应的三维坐标，进 而得到目标物体的三维点云数据。

进一步地，所述点云查找表的计算公式为：

其中，

和

均为所述点云查找变量，(X^w，Y^w，Z^w)^T是所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c) 的点的三维坐标的转置，(x^p，y^p)是所述投影空间坐标，W^p是所述投影装 置投影的水平分辨率，H^p是所述投影装置投影的垂直分辨率。

在上述实现过程中，在计算目标物体三维点云数据时，可以根据点云 查找表确定出变形条纹图中各个点的二维坐标对应的点云查找变量的值。

进一步地，所述计算每个所述二维坐标对应的三维坐标的计算公式为：

在上述实现过程中，当要计算变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点对应 的三维坐标时，先计算投影空间坐标(x^p，y^p)，再根据查找表确定出(x^c， y^c)对应的点云查找变量，最后将投影空间坐标(x^p，y^p)和点云查找变量 的值代入到上述三维坐标的计算公式中，进而可以计算出(x^c，y^c)对应的 三维坐标(X^w，Y^w，Z^w)，同理可得变形条纹图上所有点的三维坐标，进 而得到目标物体的三维构建数据。

本发明第二方面公开一种三维重建装置，包括：

投影模块，用于通过投影装置将预设条纹图投射到目标物体上，以产 生调制后的变形条纹图；

第一获取模块，用于获取所述变形条纹图，并计算所述变形条纹图的 相位信息；

计算模块，用于根据所述相位信息和预先构建的点云查找表，计算所 述目标物体的三维点云数据。

在上述实现过程中，投影模块先通过投影装置将预设条纹图投射到目 标物体上，以产生调制后的变形条纹图，然后第一获取模块再获取该变形 条纹图，并根据该变形条纹图计算出相应的相位信息，在计算出相位信息 之后，计算模块通过预先构建的点云查找表，计算出三维点云数据，能够 提升三维点云数据的计算效率，计算精确度高。

本发明第三方面公开一种计算机设备，包括存储器以及处理器，所述 存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述计 算机设备执行第一方面公开的部分或者全部所述的三维重建方法。

本发明第四方面公开一种计算机可读存储介质，其存储有用于实现第 一方面所述三维重建方法时所使用的计算机程序。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例 中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请 的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人 员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相 关的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种三维重建方法的流程示意图；

图2为本申请实施例一提供的变形条纹图测量示意图；

图3为本申请实施例二提供的一种三维重建方法的流程示意图；

图4为本申请实施例三提供的一种三维重建装置的结构示意图；

图5为本申请实施例三提供的另一种三维重建装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进 行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一 旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步 定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区 分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

请参看图1，图1为本申请实施例提供的一种三维重建方法的流程示意 框图。如图1所示，该三维重建方法包括：

S101、通过投影装置将预设条纹图投射到目标物体上，以产生调制后 的变形条纹图。

本申请实施例中，请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种变形条 纹图测量示意图。在进行三维重建时，需要通过一个摄像设备和一个投影 设备以获取目标物体的变形条纹图，摄像设备和投影设备的设置位置如图2 所示，先通过投影装置将预设条纹图投射到目标物体上，然后通过摄像装 置获取被测目标物体调制的变形条纹图。

本申请实施例中，预设条纹图是灰度图像，用于帮助用户研究图像像 素在不同混合模式下变化的规律，探讨混合模式的特点以及相互之间的区 别和联系。预设变形条纹图包括不同相位的正弦条纹图等，对此本申请实 施例不作限定。

本申请实施例中，如果扫描模式是条纹状的，例如：正弦波、直线、 灰度码等，预设条纹图的变化方向需要满足摄像设备和投影设备的位置关 系，假设预设条纹图是水平方向变化的，则摄像设备或者投影设备需要满 足对左右关系；假设预设条纹图是垂直变化的，则摄像设备或者投影设备 需要满足对上下关系，否则重建的三维点云质量会很差，甚至是完全错误 的。通过保持摄像设备和投影设备之间的基线足够长，并沿着水平和垂直方向投射图案，则可以忽略摄像设备和投影设备之间的位置关系，进而可 以满足两个方向同时扫描的位置条件。

S102、获取变形条纹图，并计算变形条纹图的相位信息。

本申请实施例中，变形条纹图的获取可以通过摄像装置扫描获得，其 扫描方向可以为水平扫描、垂直扫描、水平和垂直两个方向扫描等，对此 本申请实施例不作限定。

S103、根据相位信息和预先构建的点云查找表，计算目标物体的三维 点云数据。

本申请实施例中，三维点云数据包括目标物体的三维点云坐标等，对 此本申请实施例不作限定。

可见，实施本实施例所描述的三维重建方法，能够提升三维点云数据 的计算效率，计算精确度高。

实施例2

请参看图3，图3为本申请实施例提供的一种三维重建方法的流程示意 框图。如图3所示，该三维重建方法包括：

S201、通过摄像装置获取用于构建点云查找表的扫描图片。

本申请实施例中，在构建点云查找表时，可以先以一个物体为目标， 通过投影装置向该物体投射条纹图，然后再通过摄像装置获取物体对该条 纹图进行调制得到的变形条纹图，则通过摄像装置获取的用于构建点云查 找表的扫描图片即为该变形条纹图。

S202、获取摄像装置对应的摄像装置校准矩阵和投影装置对应的投影 装置校准矩阵。

本申请实施例中，摄像装置对应的摄像装置校准矩阵和投影装置对应 的投影装置校准矩阵为预先存储好的，可以直接获取并使用的。

S203、计算扫描图片上每个坐标点对应的极线方程。

本申请实施例中，根据对极几何可知，对于每一个坐标为(x^c，y^c)的 点来说，都有唯一一条极线与之对应，则坐标为(x^c，y^c)的点对应的极线 方程的表示公式为：

ax^p+by^p+c＝0；

其中a、b、c为极线方程的直线系数。该直线系数可以由摄像装置校准 矩阵和投影装置校准矩阵计算得到。

S204、根据摄像装置校准矩阵、投影装置校准矩阵和每个坐标点对应 的极线方程构建点云查找表。

本申请实施例中，摄像装置校准矩阵是描述摄像装置捕捉回的图片上 的点与真实三维空间上的点的对应关系的参数矩阵，投影装置校准矩阵是 描述投影装置投射的图像上的点与真实三维空间上的点的对应关系的参数 矩阵。

本申请实施例中，摄像装置校准矩阵和投影装置校准矩阵均可以为3 ×4矩阵，为预先存储好的，是预先已知的两个矩阵。设摄像装置扫描到的 图片上点的坐标为(x^c，y^c)，点(x^c，y^c)对应的三维坐标为(X^w，Y^w， Z^w)，投影装置投射的图像上点的坐标为(x^p，y^p)，则(x^c，y^c)与(X^w， Y^w，Z^w)之间的变换方程为：

其中，

M_wc是摄像装置校准矩阵；

(x^p，y^p)与(X^w，Y^w，Z^w)之间的转换公式以如下形式给出：

其中，

M_wp是投影装置校准矩阵。

本申请实施例中，点云查找表的计算公式为：

其中，

和

均为点云查找变量，(X^w，Y^w，Z^w)^T是变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点的三 维坐标的转置，(x^p，y^p)是投影空间坐标，W^p是投影装置投影的水平分辨 率，H^p是投影装置投影的垂直分辨率。

本申请实施例中，根据上述点云查找表的计算公式，可以构建关于点 云查找变量的十一个子查找表，分别为

子查找表、

子查找表、

子查 找表、

子查找表、

子查找表、

子查找表、

子查找表、

子查找 表、

子查找表、

子查找表和

子查找表。

S205、通过投影装置将预设条纹图投射到目标物体上，以产生调制后 的变形条纹图。

作为一种可选的实施方式，可以通过投影装置采用正弦模式沿水平和 垂直两个方向将预设条纹图投射至目标物体，然后再通过摄像装置捕获目 标物体对该预设条纹图调制的变形条纹图，得到的变形条纹图的表示公式 为：

其中，

表示变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平方向扫描 的图像亮度，

表示变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直方向扫描 的图像亮度，A^x表示变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平方向的调 制分量，A^y表示变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直方向的调制分 量，Φ^x表示变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平相位，Φ^y表示变 形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直相位，n表示变形条纹图的序号 索引，N表示变形条纹图的总数量。

在步骤S205之后，还包括以下步骤：

S206、获取变形条纹图，并计算变形条纹图的相位信息。

本申请实施例中，相位信息包括Φ^x和Φ^y。对于每一个坐标为(x^c，y^c) 的点，其对应的Φ^x和Φ^y的计算公式为：

其中，Φ^x表示变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平相位，Φ^y表示变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直相位，n表示变形条纹图 的序号索引，N表示变形条纹图的总数量，

表示变形条纹图上坐标为(x^c， y^c)的点处的水平方向扫描的图像亮度，

表示变形条纹图上坐标为(x^c， y^c)的点处的垂直方向扫描的图像亮度。

本申请实施例中，在得到变形条纹图之后，则可以根据变形条纹图确 定出变形条纹图上各个点的坐标(x^c，y^c)。

S207、根据相位信息计算投影空间坐标，并根据变形条纹图中各个点 的二维坐标和预先构建的点云查找表，确定每个二维坐标对应的点云查找 变量。

本申请实施例中，根据相位信息计算投影空间坐标的计算公式为：

其中，(x^p，y^p)为投影空间坐标，Φ^x表示变形条纹图上坐标为(x^c， y^c)的点处的水平相位，Φ^y表示变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂 直相位，W^p是投影装置投影的水平分辨率，H^p是投影装置投影的垂直分辨 率。

本申请实施例中，点云查找表包括十一个子查找表，点云查找表包括

子查找表、

子查找表、

子查找表、

子查找表、

子查找表、

子 查找表、

子查找表、

子查找表、

子查找表、

子查找表和

子 查找表。当需要确定二维坐标(x^c，y^c)对应的点云查找变量包括

和

举例来说，当二维坐标(x^c，y^c)＝(2，7)，确定

的值时，则在

子 查找表中确定出(2，7)对应的值，即为二维坐标(2，7)对应的

的值。 在实际应用中，

子查找表相当于一个

的值的矩阵，在确定二维坐标(2， 7)对应的

的值的时候，在

的值的矩阵中确定出第2行第7列的值， 即为二维坐标(2，7)对应的

的值，其他点云查找变量的值同理可得。

在步骤S207之后，还包括以下步骤：

S208、根据每个二维坐标对应的点云查找变量和投影空间坐标计算每 个二维坐标对应的三维坐标。

本申请实施例中，变形条纹图的获取可以通过摄像装置扫描获得，其 扫描方向可以为水平扫描、垂直扫描、水平和垂直两个方向扫描等，对此 本申请实施例不作限定。

本申请实施例中，当摄像装置通过水平和垂直两个方向扫描的方式获 取变形条纹图时，则计算每个二维坐标对应的三维坐标(X^w，Y^w，Z^w)^T的计算公式(三维坐标计算公式1)为：

其中，

和

均为点云查找变量，(x^p，y^p)是投影空间坐标。

作为一种可选的实施方式，当摄像装置通过垂直方向扫描的方式获取 变形条纹图时，则上述三维坐标计算公式1中，

进而可得垂直方 向扫描的三维坐标的计算公式(三维坐标计算公式2)为：

其中，

和

均为点云查找变量，(x^p， y^p)是投影空间坐标。

作为一种可选的实施方式，当摄像装置通过水平方向扫描的方式获取 变形条纹图时，则上述三维坐标计算公式1中，

则可得水平方向 扫描的三维坐标的计算公式(三维坐标计算公式3)为：

其中，

和

均为点云查找变量，(x^p， y^p)是投影空间坐标。

在步骤S208之后，还包括以下步骤：

S209、根据所有二维坐标对应的三维坐标，得到目标物体的三维点云 数据。

本申请实施例中，实施上述步骤S207～步骤S209，能够根据相位信息 和预先构建的点云查找表，计算目标物体的三维点云数据。

可见，实施图3所描述的三维重建方法，能够提升三维点云数据的计 算效率，计算精确度高。

实施例3

请参看图4，图4为本申请实施例提供的一种三维重建装置的结构示意 框图。如图4所示，该三维重建装置包括：

投影模块310，用于通过投影装置将预设条纹图投射到目标物体上，以 产生调制后的变形条纹图。

本申请实施例中，变形条纹图的表示公式为：

其中，

表示变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平方向扫描 的图像亮度，

表示变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直方向扫描 的图像亮度，A^x表示变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平方向的调 制分量，A^y表示变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直方向的调制分 量，Φ^x表示变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平相位，Φ^y表示变 形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直相位，n表示变形条纹图的序号 索引，N表示变形条纹图的总数量。

第一获取模块320，用于获取变形条纹图，并计算变形条纹图的相位信 息。

本申请实施例中，相位信息包括Φ^x和Φ^y；

计算Φ^x和Φ^y的计算公式为：

计算模块330，用于根据相位信息和预先构建的点云查找表，计算目标 物体的三维点云数据。

作为一种可选的实施方式，请参阅图5，图5是本申请实施例提供的另 一种三维重建装置的结构示意图。其中，图5所示的三维重建装置是由图4 所示的三维重建装置进行优化得到的，如图5所示，该三维重建装置还包 括：

第二获取模块340，用于在通过投影装置将预设条纹图投射到目标物体 上，以产生调制后的变形条纹图之前，通过摄像装置获取用于构建点云查 找表的扫描图片。

第三获取模块350，用于获取摄像装置对应的摄像装置校准矩阵和投影 装置对应的投影装置校准矩阵。

方程计算模块360，用于计算扫描图片上每个坐标点对应的极线方程。

构建模块370，用于根据摄像装置校准矩阵、投影装置校准矩阵和每个 坐标点对应的极线方程构建点云查找表。

作为一种可选的实施方式，计算模块330包括：

坐标计算子模块331，用于根据相位信息计算投影空间坐标。

变量确定子模块332，用于根据变形条纹图中各个点的二维坐标和预先 构建的点云查找表，确定每个二维坐标对应的点云查找变量。

坐标计算子模块331，还用于根据每个二维坐标对应的点云查找变量和 投影空间坐标计算每个二维坐标对应的三维坐标。

点云计算子模块333，用于根据所有二维坐标对应的三维坐标，得到目 标物体的三维点云数据。

本申请实施例中，点云查找表的计算公式为：

其中，

和

均为点云查找变量，(X^w，Y^w，Z^w)^T是变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点的三 维坐标的转置，(x^p，y^p)是投影空间坐标，W^p是投影装置投影的水平分辨 5率，H^p是投影装置投影的垂直分辨率。

本申请实施例中，计算每个二维坐标对应的三维坐标的计算公式为：

可见，实施本实施例描述的三维重建装置，实现了能够提升三维点云 数据的计算效率，计算精确度高。

此外，本发明还提供了一种计算机设备。该计算机设备包括存储器和 处理器，存储器可用于存储计算机程序，处理器通过运行计算机程序，从 而使该计算机设备执行上述方法或者上述三维重建装置中的各个模块的功 能。

存储器可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操 作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功 能等)等；存储数据区可存储根据移动终端的使用所创建的数据(比如音 频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还 可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其 他易失性固态存储器件。

本实施例还提供了一种计算机存储介质，用于储存上述计算机设备中 使用的计算机程序。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法， 也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的， 例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方 法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流 程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所 述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标 注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方 框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依 所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及 框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的 基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个 独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集 成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使 用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申 请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的 部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储 介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服 务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步 骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光 盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围， 对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本 申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示 类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需 要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可 轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请 的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用 来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者 暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语 “包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包 括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包 括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定 的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在 另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种三维重建方法，其特征在于，包括：

通过投影装置将预设条纹图投射到目标物体上，以产生调制后的变形条纹图；

获取所述变形条纹图，并计算所述变形条纹图的相位信息；

根据所述相位信息和预先构建的点云查找表，计算所述目标物体的三维点云数据；其中，

所述变形条纹图的表示公式为：

其中，

表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平方向扫描的图像亮度，

表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直方向扫描的图像亮度，A^x表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平方向的调制分量，A^y表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直方向的调制分量，Φ^x表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平相位，Φ^y表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直相位，n表示所述变形条纹图的序号索引，N表示所述变形条纹图的总数量；

所述相位信息包括Φ^x和Φ^y；

计算Φ^x和Φ^y的计算公式为：

2.根据权利要求1所述的三维重建方法，其特征在于，在所述通过投影装置将预设条纹图投射到目标物体上，以产生调制后的变形条纹图之前，还包括：

通过摄像装置获取用于构建点云查找表的扫描图片；

获取所述摄像装置对应的摄像装置校准矩阵和所述投影装置对应的投影装置校准矩阵；

计算所述扫描图片上每个坐标点对应的极线方程；

根据所述摄像装置校准矩阵、所述投影装置校准矩阵和所述每个坐标点对应的极线方程构建所述点云查找表。

3.根据权利要求1所述的三维重建方法，其特征在于，根据所述相位信息和预先构建的点云查找表，计算所述目标物体的三维点云数据，包括：

根据所述相位信息计算投影空间坐标，并根据所述变形条纹图中各个点的二维坐标和预先构建的点云查找表，确定每个所述二维坐标对应的点云查找变量；

根据每个所述二维坐标对应的所述点云查找变量和所述投影空间坐标计算每个所述二维坐标对应的三维坐标；

根据所有所述二维坐标对应的三维坐标，得到所述目标物体的三维点云数据。

4.根据权利要求3所述的三维重建方法，其特征在于，所述点云查找表的计算公式为：

其中，

和

均为所述点云查找变量，(X^w，Y^w，Z^w)^T是所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点的三维坐标的转置，(x^p，y^p)是所述投影空间坐标。

5.根据权利要求4所述的三维重建方法，其特征在于，所述计算每个所述二维坐标对应的三维坐标的计算公式为：

6.一种三维重建装置，其特征在于，包括：

投影模块，用于通过投影装置将预设条纹图投射到目标物体上，以产生调制后的变形条纹图；

第一获取模块，用于获取所述变形条纹图，并计算所述变形条纹图的相位信息；

计算模块，用于根据所述相位信息和预先构建的点云查找表，计算所述目标物体的三维点云数据；其中，

所述变形条纹图的表示公式为：

其中，

表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平方向扫描的图像亮度，

表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直方向扫描的图像亮度，A^x表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平方向的调制分量，A^y表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直方向的调制分量，Φ^x表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的水平相位，Φ^y表示所述变形条纹图上坐标为(x^c，y^c)的点处的垂直相位，n表示所述变形条纹图的序号索引，N表示所述变形条纹图的总数量；

所述相位信息包括Φ^x和Φ^y；

计算Φ^x和Φ^y的计算公式为：

7.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述计算机设备执行权利要求1至5中任一项所述的三维重建方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有用于实现权利要求1至5中任一项所述的三维重建方法时所使用的计算机程序。

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