一种由投影重建物体三维图像的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种三维重建方法，具体涉及一种由投影重建物体三维图像的方法， 属于计算机图像处理的技术领域。
【背景技术】
[0002] 物体投影的过程是一个线积分的过程，如果需要得到物体内部物理特性分布，可 以通过测量这些物理特性的线积分数据，也就是它们在某一个或若干个不同方向的投影 值，再将投影数据通过特定算法重建内部参数分布。这一过程就是从投影三维重建的基本 问题。投影图像的重建问题在具体实现时，存在有两大类方法：变换重建法和迭代重建法。 迭代重建算法在许多方面有着变换重建算法所没有的优势，尤其是在投影数据不完全的情 况下，迭代重建算法的重建精度要优于变换法。
[0003] 迭代重建算法首先把待重建的区域离散化，将区域划分为立方体的格子。在每个 格子内部待重建函数认为是一个常数。当使用视觉传感器采集投影数据时，每一条投影光 线对应着图像中的一个特定像素。所以每一个像素的值取决于投影射线穿过的所有格子内 部的待重建函数值，i号射线在传感器中产生的像素值是重建区域内所有格子内部待重建 函数的加权和。
[0004]
【主权项】
1. 一种由投影重建物体=维图像的方法，其特征在于，包括w下步骤： 步骤1;建立中屯、投影模型，先确定投影中屯、，再确定投影光线的空间结构和空间位 置； 步骤2 ;获得各个摄像头内外参数的最优值； 步骤3 ;采用投影降维的方式，将计算空间从S维变为二维，计算S维重建方程的投影 权重； 步骤4 ;采用代数迭代算法，由二维投影图像重建物体的S维图像。
2. 根据权利要求1所述的一种由投影重建物体S维图像的方法，其特征在于，将拍摄 物体投影图像的摄像头光屯、确定为所述投影中屯、。
3. 根据权利要求1所述的一种由投影重建物体=维图像的方法，其特征在于，将所述 投影光线的空间结构确定为模形空间结构，所述投影光线的空间位置由所述投影中屯、的坐 标与投影点的坐标唯一确定。
4. 根据权利要求1所述的一种由投影重建物体=维图像的方法，其特征在于：步骤2 包括W下分步骤： 步骤2-1 ;采用张正友标定算法获得参与拍摄的各个摄像头内外参数； 步骤2-2 ;将参与拍摄的各个摄像头的镜头光圈及曝光时间调成一致，拍摄某个S维 物体的图像； 步骤2-3 ;将步骤2-2各个摄像头拍摄的图像提取图像质屯、，连接图像质屯、和摄像头光 屯、的空间直线是质屯、投影线，通过摄像头内外参数计算质屯、投影线的空间方程； 步骤2-4 ;根据合适的约束条件，将步骤2-1获得的摄像头内外参数作为初始值，通过 最大似然估计算法，得到摄像头内外参数的最优值。
5. 根据权利要求4所述的一种由投影重建物体=维图像的方法，其特征在于，所述镜 头光圈设为F = 1. 4 ;所述曝光时间设为2ms。
6. 根据权利要求4所述的一种由投影重建物体=维图像的方法，其特征在于，某个= 维物体是指球体。
7. 根据权利要求4所述的一种由投影重建物体=维图像的方法，其特征在于，所述约 束条件是指；所有摄像头的质屯、投影线交于一点。
8. 根据权利要求1所述的一种由投影重建物体S维图像的方法，其特征在于，步骤3包 括W下分步骤： 步骤3-1 ;将重建=维图像划分成若干立方体格子，每个所述立方体格子尺寸相同且 内部亮度值均匀； 步骤3-2 ;所述立方体格子投影到摄像头成像面上，得到投影多边形； 步骤3-3 ;所述立方体格子的投影权重是指所述投影多边形面积与像素面积之比；按 此方法遍历所有立方体格子，得到投影权重矩阵。
9. 根据权利要求8所述的一种由投影重建物体=维图像的方法，其特征在于，每个所 述立方体格子的边长为0. 1mm。
【专利摘要】本发明公开了一种由投影重建物体三维图像的方法。首先建立中心投影模型，将拍摄物体投影图像的摄像头光心确定为投影中心；然后对各个摄像头进行参数标定，将质心投影法则作为摄像头标定的约束条件以优化摄像头标定精度；在计算投影权重时，采用降维的方式把计算空间由三维变为二维，降低计算量；最后采用代数迭代算法还原出物体的三维图像。发明所述的由二维投影图像还原三维物体的方法，其计算模型较目前广泛使用的平行投影模型更为合理，且补偿了摄像头标定产生的误差，因此具有很高的重建精度。且投影权重矩阵的计算复杂程度大大降低，节约了计算成。
【IPC分类】G06T17-00
【公开号】CN104574509
【申请号】CN201510039581
【发明人】孙大为, 蔡艳, 朱俊杰
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月26日