CN112767537A - 一种基于rgb编码结构光的三维重建方法 - Google Patents

一种基于rgb编码结构光的三维重建方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112767537A
CN112767537A CN202110017585.8A CN202110017585A CN112767537A CN 112767537 A CN112767537 A CN 112767537A CN 202110017585 A CN202110017585 A CN 202110017585A CN 112767537 A CN112767537 A CN 112767537A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rgb
sequence
pattern
gray code
coded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110017585.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112767537B (zh
Inventor
高振国
王继斌
蔡绍滨
王平江
王靖
王田
周长利
林昌龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huaqiao University
Original Assignee
Huaqiao University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huaqiao University filed Critical Huaqiao University
Priority to CN202110017585.8A priority Critical patent/CN112767537B/zh
Publication of CN112767537A publication Critical patent/CN112767537A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112767537B publication Critical patent/CN112767537B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/90—Determination of colour characteristics
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00—Image coding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明涉及三维重建技术领域，尤其涉及一种基于RGB编码结构光的三维重建方法，包括以下步骤：S1、生成有n幅格雷码编码图案序列Pb＝{pb1,pb2,...pbn}，S2、将格雷码图案序列Pb每3幅一组打包为新序列Pbt＝{{pb1,pb2,pb3},{pb4,pb5,pb6},...{pb(n‑2),pb(n‑1),pbn}}，分别作为新图案的RGB三通道值进行编码，重新生成n/3幅编码后的图案序列Prgb＝{prgb1,prgb2,...prgb(n/3)}，S3、用彩色投影仪向待重建场景投射S2中编码后的图案序列Prgb，并用彩色相机采集，得到PSrgb＝{pSrgb1,pSrgb1,...pSrgb(n/3)}，S4、对采集到的n/3幅彩色图案序列PSrgb解码，分离每幅图的RGB通道，重新生成n幅格雷码编码的环境图案序列PSg＝{pSg1,pSg2,...pSgn}，S5、对重新生成的图案序列Psg二值化，获得PSb＝{pSb1,pSb2,...pSbn}，再对PSb进行格雷码解码，运用光学三角法测量原理，完成三维重建。本发明在基于格雷码结构光重建系统的基础上，运用RGB图像对格雷码序列进行编码解码，显著提升了重建速度。

Description

一种基于RGB编码结构光的三维重建方法
技术领域
本发明涉及三维重建技术领域，尤其涉及一种基于RGB编码结构光的三维重建方法。
背景技术
场景三维重建对计算机视觉和机器人学具有重要的研究和应用价值，已被广泛应用于人脸识别，人机交互，自动化测量等众多领域。三维重建的方法可分为被动式和主动式两类，被动式三维重建方法无需外光源，利用自然光，使用单个或多个相机获取图像，再通过特定算法获取环境三维信息。被动式的重建效果易受环境光变化影响，并且算法也相对复杂。与被动式相反，主动式利用激光、声波、电磁波等光源或能量源发射至目标物体，通过接收返回的光波获取物体的三维信息。与被动式相比，主动式三维重建系统不受环境光影响，算法较为简单，具有精度高，抗干扰能力强等特点，被广泛应用于工业自动化测量，机器人导航以及复杂场景三维重建等领域。
目前，主动式三维重建系统主要可分为以下三类：莫尔条纹法、飞行时间法以及结构光法。其中结构法先通过一个特殊光学投射器，向待重建场景投射多幅经过编码后的图案，再通过相机捕捉编码后的场景图案，解码获取投影图像与编码图像对应点，最后再利用三角方程获取三维信息。其中基于格雷码的结构光三维重建系统，由于实现简单且精度较高，应用广泛。但是因为该系统需要向待重建环境投射多幅格雷码图案对环境进行编码，重建算法的时间大部分消耗在投射和采集格雷码图案的过程中，由此就无法保证重建算法的实时性。因此，我们提出了一种基于RGB编码结构光的三维重建方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于RGB编码结构光的三维重建方法。
一种基于RGB编码结构光的三维重建方法，包括以下步骤：
S1、生成有n幅格雷码编码图案的序列Pb＝{pb1,pb2,...pbn}；
S2、将格雷码图案序列Pb每3幅为一组打包成新的序列Pbt＝{{pb1,pb2,pb3},{pb4,pb5,pb6},...{pb(n-2),pb(n-1),pbn}}，分别作为新图案的RGB三通道值进行编码，重新生成n/3幅RGB编码后的图案序列Prgb＝{prgb 1,prgb 2,...prgb(n/3)}；
S3、运用彩色投影仪向待重建场景投射S2中编码后的图案序列Prgb，并用彩色相机进行采集，得PSrgb＝{pSrgb1,pSrgb1,...pSrgb(n/3)}；
S4、对采集到的n/3幅彩色图案序列PSrgb进行解码，分离每幅图的RGB通道，重新生成n幅格雷码编码的环境图案序列PSg＝{pSg 1,pSg 2,...pSgn}；
S5、对重新生成的图案序列Psg二值化，获得PSb＝{pSb 1,pSb 2,...pSbn}，再对PSb进行格雷码解码，运用光学三角法测量原理，完成三维重建。
优选的，所述S1中编码图案中仅包含黑、白两种条纹，且黑、白条纹分别对应二进制数中的0和1。
优选的，所述S1中n＝log2m，其中m为格雷码图案的分辨率。
优选的，所述S2中序列Prgb中每幅图案的RGB三个通道值分别为序列Pbt中对应子序列的三幅图像值。
优选的，所述S4中解码的过程为S2中编码的逆过程。
本发明的有益效果是：
本发明采用RGB三通道图案对格雷码图案编码，使得原先需要投射采集n幅格雷码图案的重建算法，现在只需n/3幅就可完成，投影采集速度提升到原来3倍，整体重建速度也提升到原来2倍以上，本发明在基于格雷码结构光重建系统的基础上，运用RGB图像对格雷码序列进行编码解码，显著提升格雷码三维重建系统的重建速度。
附图说明
图1为本发明方法流程图；
图2为截取格雷码图片序列的第一张图；
图3为截取格雷码图片序列的第二张图；
图4为截取格雷码图片序列的第三张图；
图5为图2-图4中三幅图的RGB编码图案(图案上从左至右颜色依次为绿黄粉蓝)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
参照图1-5，一种基于RGB编码结构光的三维重建方法，包括以下步骤：
S1、生成有n＝log2m(其中m为格雷码图案的分辨率)幅格雷码编码图案的序列Pb＝{pb1,pb2,...pbn}；
S2、将格雷码图案序列Pb每3幅为一组打包成新的序列Pbt＝{{pb1,pb2,pb3},{pb4,pb5,pb6},...{pb(n-2),pb(n-1),pbn}}，分别作为新图案的RGB三通道值进行编码，重新生成n/3幅编码后的图案序列Prgb＝{prgb 1,prgb 2,...prgb(n/3)}；
上述S2中，序列Prgb中的每幅图案的RGB三个通道值分别为序列Pbt中对应子序列的三幅图像值，即：
prgb1-＞red＝pb1,prgb1-＞green＝pb2,prgb1-＞blue＝pb3,...；
S3、运用彩色投影仪向待重建场景投射S2中RGB编码后的图案序列Prgb，并用彩色相机进行采集，得PSrgb＝{pSrgb1,pSrgb1,...pSrgb(n/3)}；
S4、对采集到的n/3幅彩色图案序列PSrgb进行解码，分离每幅图的RGB通道，重新生成n幅格雷码编码的环境图案序列PSg＝{pSg 1,pSg 2,...pSgn}，即：
pSg1＝prgb1-＞red,pSg2＝prgb1-＞green,pSg3＝prgb1-＞blue,...；
S5、对重新生成的图案序列Psg二值化，获得PSb＝{pSb 1,pSb 2,...pSbn}，再对PSb进行格雷码解码，运用光学三角法测量原理，完成三维重建。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于RGB编码结构光的三维重建方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、生成有n幅格雷码编码图案的序列Pb＝{pb1,pb2,...pbn}；
S2、将格雷码图案序列Pb每3幅为一组打包成新的序列Pbt＝{{pb1,pb2,pb3},{pb4,pb5,pb6},...{pb(n-2),pb(n-1),pbn}}，分别作为新图案的RGB三通道值进行编码，重新生成n/3幅RGB编码后的图案序列Prgb＝{prgb 1,prgb 2,...prgb(n/3)}；
S3、运用彩色投影仪向待重建场景投射S2中编码后的图案序列Prgb，并用彩色相机进行采集，得PSrgb＝{pSrgb1,pSrgb1,...pSrgb(n/3)}；
S4、对采集到的n/3幅彩色图案序列PSrgb进行解码，分离每幅图的RGB通道，重新生成n幅格雷码编码的环境图案序列PSg＝{pSg 1,pSg 2,...pSgn}；
S5、对重新生成的图案序列Psg二值化，获得PSb＝{pSb 1,pSb 2,...pSbn}，再对PSb进行格雷码解码，运用光学三角法测量原理，完成三维重建。
2.根据权利要求1所述的一种基于RGB编码结构光的三维重建方法，其特征在于，所述S1中编码图案中仅包含黑、白两种条纹，且黑、白条纹分别对应二进制数中的0和1。
3.根据权利要求1所述的一种基于RGB编码结构光的三维重建方法，其特征在于，所述S1中n＝log2m，其中m为格雷码图案的分辨率。
4.根据权利要求1所述的一种基于RGB编码结构光的三维重建方法，其特征在于，所述S2中序列Prgb中每幅图案的RGB三个通道值分别为序列Pbt中对应子序列的三幅图像值。
5.根据权利要求1所述的一种基于RGB编码结构光的三维重建方法，其特征在于，所述S4中解码的过程为S2中编码的逆过程。
CN202110017585.8A 2021-01-07 2021-01-07 一种基于rgb编码结构光的三维重建方法 Active CN112767537B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110017585.8A CN112767537B (zh) 2021-01-07 2021-01-07 一种基于rgb编码结构光的三维重建方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110017585.8A CN112767537B (zh) 2021-01-07 2021-01-07 一种基于rgb编码结构光的三维重建方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112767537A true CN112767537A (zh) 2021-05-07
CN112767537B CN112767537B (zh) 2023-06-16

Family

ID=75700604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110017585.8A Active CN112767537B (zh) 2021-01-07 2021-01-07 一种基于rgb编码结构光的三维重建方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112767537B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005010825A2 (en) * 2003-07-24 2005-02-03 Cognitens Ltd. Method and sytem for the three-dimensional surface reconstruction of an object
CN108332670A (zh) * 2018-02-06 2018-07-27 浙江大学 一种融合rgb通道正反格雷码及条纹块平移的结构光系统编码方法
CN108931209A (zh) * 2018-05-04 2018-12-04 长春理工大学 一种高适应性的彩色物体三维重建方法
CN109064536A (zh) * 2018-07-27 2018-12-21 电子科技大学 一种基于双目结构光的书页三维重建方法
CN109931880A (zh) * 2017-12-15 2019-06-25 西南科技大学 高效rgb格雷码与相移法结合的三维重建技术
CN110686599A (zh) * 2019-10-31 2020-01-14 中国科学院自动化研究所 基于彩色格雷码结构光的三维测量方法、系统、装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005010825A2 (en) * 2003-07-24 2005-02-03 Cognitens Ltd. Method and sytem for the three-dimensional surface reconstruction of an object
CN109931880A (zh) * 2017-12-15 2019-06-25 西南科技大学 高效rgb格雷码与相移法结合的三维重建技术
CN108332670A (zh) * 2018-02-06 2018-07-27 浙江大学 一种融合rgb通道正反格雷码及条纹块平移的结构光系统编码方法
CN108931209A (zh) * 2018-05-04 2018-12-04 长春理工大学 一种高适应性的彩色物体三维重建方法
CN109064536A (zh) * 2018-07-27 2018-12-21 电子科技大学 一种基于双目结构光的书页三维重建方法
CN110686599A (zh) * 2019-10-31 2020-01-14 中国科学院自动化研究所 基于彩色格雷码结构光的三维测量方法、系统、装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
闫小三: "彩色格雷码结合彩色相移光栅三维重建研究", 《机械设计与制造》 *
闫小三: "彩色格雷码结合彩色相移光栅三维重建研究", 《机械设计与制造》, vol. 56, no. 1, 31 January 2018 (2018-01-31), pages 107 - 110 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112767537B (zh) 2023-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109186476B (zh) 一种彩色结构光三维测量方法、装置、设备及存储介质
CN108564041B (zh) 一种基于rgbd相机的人脸检测和修复方法
CN101794461B (zh) 一种三维建模方法及系统
ATE335247T1 (de) Verfahren und system zum aufnehmen und repräsentieren von dreidimensionaler geometrie, farbe und schatten von animierten objekten
CN108491763B (zh) 三维场景识别网络的无监督训练方法、装置及存储介质
RU99113845A (ru) Способ и устройство сжатия видеоинформации
CN113850900B (zh) 三维重建中基于图像和几何线索恢复深度图的方法及系统
KR20220038996A (ko) 특징 임베딩 방법 및 장치
CN111950477A (zh) 一种基于视频监督的单图像三维人脸重建方法
CN112802145A (zh) 一种基于深度学习的彩色计算鬼成像方法
Tu et al. Motion analysis and performance improved method for 3D LiDAR sensor data compression
CN112767537B (zh) 一种基于rgb编码结构光的三维重建方法
CN113905223B (zh) 基于单个彩色相机零配准误差彩色3d成像方法及彩色相机
CN110784722B (zh) 编解码方法、编解码装置、编解码系统及存储介质
CN112750157B (zh) 一种深度图像生成方法及装置
Wijenayake et al. An error correcting 3D scanning technique using dual pseudorandom arrays
CN1666234A (zh) 拓扑图像模式
Finley Enhancing 3D Range Geometry Compression Through Tunable Depth Encoding Algorithms
Qiao et al. TIDE: Temporally incremental disparity estimation via pattern flow in structured light system
Zhang et al. Composite pattern separation with CNN for multi-view structured light 3D reconstruction
US20230281770A1 (en) Systems, methods, and media for generating digital images using low bit depth image sensor data
CN107483814A (zh) 拍照模式设置方法、装置及移动设备
CN116416602B (zh) 基于事件数据与图像数据联合的运动目标检测方法及系统
CN113781305A (zh) 一种双单目三维成像系统的点云融合方法
Finley et al. SCDeep: Single-Channel Depth Encoding for 3D-Range Geometry Compression Utilizing Deep-Learning Techniques. Photonics 2022, 9, 449

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant