三维重建方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种三维重建方法，包括：以预设频率驱动红外触摸框扫描物体，获取在每一频点上所述物体的截面的外围的坐标点；其中，所述物体平移穿过所述红外触摸框；将相邻的频点的截面上距离最近的两个坐标点划为同一集合的坐标点；对同一集合上的坐标点进行平滑处理，获得平滑处理后的坐标点；根据所述平滑处理后的坐标点，重构所述物体的三维形状。相应地，本发明还公开了一种三维重建装置。采用本发明实施例，成本低、算法简单且构建的三维形状精度高。
【专利说明】
三维重建方法和装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种三维重建方法和装置。
【背景技术】
[0002]目前，在对待扫描物体获取其三维形状，有以下方案:
[0003]方案一:获取被扫描物体拍摄角度有差异的二维图像，通过图像处理手段提取特征以构建被扫描物体的三维形状。
[0004]方案二:通过距离感应摄像头，从若干个位置拍摄的深度不同的图像中确定被扫描物体的相对位置，进而构建被扫描物体的三维形状。
[0005]方案三:通过CT扫描设备的图像，基于图像处理构建被扫描物体的三维形状。
[0006]但是，发明人在实施本发明时，发现以上方案存在以下缺陷:对于方案一来说，此方案完全基于图像处理，需要复杂的算法且计算量大，获取的三维模型精确度低。对于方案二来说，此方案成本较高，需使用多个摄像头并对摄像头位置精度有较高的要求。对于方案三来说，此方案成本较高，需要使用专业的CT设备，并且受制于CT设备的尺寸，可识别的物体尺寸不能太大。
【发明内容】
[0007]本发明实施例提出一种三维重建方法和装置，成本低、算法简单且构建的三维形状精度高。
[0008]本发明实施例提供一种三维重建方法，包括:
[0009]以预设频率驱动红外触摸框扫描物体，获取在每一频点上所述物体的截面的外围的坐标点;其中，所述物体平移穿过所述红外触摸框；
[0010]将相邻的频点的截面上距离最近的两个坐标点划为同一集合的坐标点；
[0011]对同一集合上的坐标点进行平滑处理，获得平滑处理后的坐标点；
[0012]根据所述平滑处理后的坐标点，重构所述物体的三维形状。
[0013]进一步地，在所述根据所述平滑处理后的坐标点，重构所述物体的三维形状之后，还包括:
[0014]接收显示指令;所述显示指令包括显示方式；
[0015]根据所述显示方式，将所述物体的三维形状显示在屏幕上。
[0016]进一步地，所述对同一集合上的坐标点进行平滑处理，获得平滑处理后的坐标点，具体包括:
[0017]对同一集合上的坐标点，用直线将相邻的坐标点连接，获得所述集合的折线；
[0018]利用卡尔曼滤波算法将每个集合的折线变为平滑的曲线；
[0019]根据所述预设频率将每个集合的曲线分段，所获得的每一段的端点作为平滑处理后的坐标点。
[0020]进一步地，所述物体通过传送带平移穿过所述红外触摸框，则在所述以第一频率驱动红外触摸框扫描物体，获取在每一频点上所述物体的截面的外围的坐标点之后，还包括:
[0021 ]判断所述坐标点是否为所述传送带的外部形状上的坐标点；
[0022 ]若是，则将所述坐标点从所获取到的坐标点中去除。
[0023]优选地，所述重构所述物体的三维形状是基于OpenGL构建的。
[0024]相应地，本发明实施例还提供一种三维重建装置，包括:
[0025]信息获取模块，用于以第一频率驱动红外触摸框扫描物体，获取在每一频点上所述物体的截面的外围的坐标点;其中，所述物体平移穿过所述红外触摸框；
[0026]坐标筛分模块，用于将相邻的频点的截面上距离最近的两个坐标点划为同一集合的坐标点；
[0027]平滑处理模块，用于对同一集合上的坐标点进行平滑处理，获得平滑处理后的坐标点;和，
[0028]三维重构模块，用于根据所述平滑处理后的坐标点，重构所述物体的三维形状。
[0029]进一步地，所述三维重建装置，还包括:
[0030]指令接收模块，用于接收显示指令;所述显示指令包括显示方式;和，
[0031]显示模块，用于根据所述显示方式，将所述物体的三维形状显示在屏幕上。
[0032 ]进一步地，所述平滑处理模块，具体包括:
[0033]折线生成单元，用于对同一集合上的坐标点，用直线将相邻的坐标点连接，获得所述集合的折线；
[0034]曲线生成单元，用于利用卡尔曼滤波算法将每个集合的折线变为平滑的曲线;和，
[0035]坐标点获取单元，用于根据所述第一频率将每个集合的曲线分段，将每一段的端点作为平滑处理后的坐标点。
[0036]进一步地，所述物体通过传送带平移穿过所述红外触摸框，则三维重建装置还包括:
[0037]判断模块，用于在以第一频率驱动红外触摸框扫描物体，获取在每一频点上所述物体的截面的外围的坐标点之后，判断所述坐标点是否为所述传送带外部形状上的坐标点;和，
[0038]坐标去除模块，用于当所述坐标点为所述传送带外部形状上的坐标点时，将所述坐标点从所获取到的坐标点中去除。
[0039]优选地，所述重构所述物体的三维形状是基于OpenGL构建的。
[0040]实施本发明实施例，具有如下有益效果:
[0041]本发明实施例提供的三维重建方法和装置，通过提供一红外触摸框，使待扫描的物体直接穿越触摸框，获取到被扫描物体的多个截面上的外围坐标点，利用所获得的多个截面上的外围坐标点进行构建，扫描过程中不需要利用到现有技术的摄像技术，不受环境因素(例如光照)的干扰，只需要获取坐标点信息，就可以精确地进行重构被扫描物体的三维形状。另外，本方法对相邻两频点上所扫描到的距离最近的坐标点进行平滑处理，能降低对于红外光引起的抖动影响。
【附图说明】
[0042]图1是本发明提供的三维重建方法的一个实施例的流程示意图；
[0043]图2是本发明提供的三维重建装置的一个实施例的结构示意图；
[0044]图3是本发明提供的三维重建装置的平滑处理模块的一个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0045]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046]参见图1，是本发明提供的三维重建方法的一个实施例的流程示意图，该方法包括以下步骤:
[0047]SI，以预设频率驱动红外触摸框扫描物体，获取在每一频点上所述物体的截面的外围的坐标点;其中，所述物体平移穿过所述红外触摸框；
[0048]S2，将相邻的频点的截面上距离最近的两个坐标点划为同一集合的坐标点；
[0049]S3，对同一集合上的坐标点进行平滑处理，获得平滑处理后的坐标点；
[0050]S4，根据所述平滑处理后的坐标点，重构所述物体的三维形状。
[0051]优选地，所述重构所述物体的三维形状是基于OpenGL构建的，但不限于使用OpenGL进行构建，使用OpenGL进行构建是实现构建模型的一种方式，还可以利用其他方式的图形软件程序接口进行构建物体的三维形状。
[0052]需要说明的是，所述物体平移穿过所述红外触摸框的方式包括:被扫描物体保持不动，红外触摸框以一个预设的平移频率移动；以及，红外触摸框保持不动，被扫描物体以一个预设的平移频率移动。每一频点所扫描到的坐标点为被扫描物体的一个截面的外围上的坐标点，此坐标点的个数由红外触摸框上的红外发射器的发出的红外光源数量相同，优选地，红外光源是均匀分布的，利于提高截面外围形状构建的精度。
[0053]由于红外触摸框上的红外发射器一般为红外灯管，相邻两个频点所扫描到的距离最近的坐标点数据会有较明显的抖动，会影响后续被扫描物体的三维形状的构建，所以为了使构建的三维形状更精确，采用步骤S2和S3的，对相邻两个频点所扫描到的距离最近的坐标点进行平滑处理。
[0054]进一步地，在上述步骤S4之后，还包括:
[0055]接收显示指令;所述显示指令包括显示方式；
[0056]根据所述显示方式，将所述物体的三维形状显示在屏幕上。
[0057]需要说明的是，显示方式包括显示被扫描物体的具体截面信息、具体物理尺寸、以及形状、边框和纹路等具体信息、以及以不同的视角进行展示被扫描特体的外观(旋转、正视、侧视、仰视和俯视等)。
[0058]进一步地，在上述步骤S3中所具体包括:
[0059]对同一集合上的坐标点，用直线将相邻的坐标点连接，获得所述集合的折线；
[0060]利用卡尔曼滤波算法将每个集合的折线变为平滑的曲线；
[0061]根据所述预设频率将每个集合的曲线分段，所获得的每一段的端点作为平滑处理后的坐标点。
[0062]需要说明的是，采用卡尔曼滤波算法可以使相邻两个频点所扫描到的距离最近的坐标点数据受到红外管导致的抖动影减小，而且此算法简单有效。
[0063]进一步地，所述物体是通过传送带平移穿过所述红外触摸框，则在上述步骤SI之后，还包括:
[0064]判断所述坐标点是否为所述传送带的外部形状上的坐标点；
[0065]若是，则将所述坐标点从所获取到的坐标点中去除。
[0066]需要说明的是，由于传送过程采用了传送带，则扫描到的数据要将传送带的数据清除，以避免所构建出的三维形状包含传送带在内。
[0067]本发明实施例提供的三维重建方法，通过提供一红外触摸框，使待扫描的物体直接穿越触摸框，获取到被扫描物体的多个截面上的外围坐标点，利用所获得的多个截面上的外围坐标点进行构建，扫描过程中不需要利用到现有技术的摄像技术，不受环境因素(例如光照)的干扰，只需要获取坐标点信息，就可以精确地进行重构被扫描物体的三维形状。另外，本方法对相邻两频点上所扫描到的距离最近的坐标点进行平滑处理，能降低对于红外光引起的抖动影响。
[0068]相应地，参见图2，是本发明提供的三维重建装置的一个实施的结构示意图，能实施上述方法中的全部流程，该三维重建装置，包括:
[0069]信息获取模块10，用于以第一频率驱动红外触摸框扫描物体，获取在每一频点上所述物体的截面的外围的坐标点;其中，所述物体平移穿过所述红外触摸框；
[0070]坐标筛分模块20，用于将相邻的频点的截面上距离最近的两个坐标点划为同一集合的坐标点；
[0071]平滑处理模块30，用于对同一集合上的坐标点进行平滑处理，获得平滑处理后的坐标点;和，
[0072]三维重构模块40，用于根据所述平滑处理后的坐标点，重构所述物体的三维形状。
[0073]进一步地，所述三维重建装置，还包括:
[0074]指令接收模块50，用于接收显示指令;所述显示指令包括显示方式;和，
[0075]显示模块60，用于根据所述显示方式，将所述物体的三维形状显示在屏幕上。
[0076]进一步地，参见图3，是本发明提供的三维重建装置的平滑处理模块的一个实施例的结构示意图，该平滑处理模块30，具体包括:
[0077]折线生成单元31，用于对同一集合上的坐标点，用直线将相邻的坐标点连接，获得所述集合的折线；
[0078]曲线生成单元32，用于利用卡尔曼滤波算法将每个集合的折线变为平滑的曲线；和，
[0079]坐标点获取单元33，用于根据所述第一频率将每个集合的曲线分段，将每一段的端点作为平滑处理后的坐标点。
[0080]进一步地，所述物体通过传送带平移穿过所述红外触摸框，则三维重建装置还包括:
[0081]判断模块70，用于在以第一频率驱动红外触摸框扫描物体，获取在每一频点上所述物体的截面的外围的坐标点之后，判断所述坐标点是否为所述传送带外部形状上的坐标点;和，
[0082]坐标去除模块80，用于当所述坐标点为所述传送带外部形状上的坐标点时，将所述坐标点从所获取到的坐标点中去除。
[0083]优选地，所述重构所述物体的三维形状是基于OpenGL构建的。
[0084]本发明实施例提供的三维重建装置，通过提供一红外触摸框，使待扫描的物体直接穿越触摸框，获取到被扫描物体的多个截面上的外围坐标点，利用所获得的多个截面上的外围坐标点进行构建，扫描过程中不需要利用到现有技术的摄像技术，不受环境因素(例如光照)的干扰，只需要获取坐标点信息，就可以精确地进行重构被扫描物体的三维形状。另外，本方法对相邻两频点上所扫描到的距离最近的坐标点进行平滑处理，能降低对于红外光引起的抖动影响。
[0085]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
[0086]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种三维重建方法，其特征在于，包括: 以预设频率驱动红外触摸框扫描物体，获取在每一频点上所述物体的截面的外围的坐标点;其中，所述物体平移穿过所述红外触摸框； 将相邻的频点的截面上距离最近的两个坐标点划为同一集合的坐标点； 对同一集合上的坐标点进行平滑处理，获得平滑处理后的坐标点； 根据所述平滑处理后的坐标点，重构所述物体的三维形状。2.如权利要求1所述的三维重建方法，其特征在于，在所述根据所述平滑处理后的坐标点，重构所述物体的三维形状之后，还包括: 接收显示指令;所述显示指令包括显示方式； 根据所述显示方式，将所述物体的三维形状显示在屏幕上。3.如权利要求1所述的三维重建方法，其特征在于，所述对同一集合上的坐标点进行平滑处理，获得平滑处理后的坐标点，具体包括: 对同一集合上的坐标点，用直线将相邻的坐标点连接，获得所述集合的折线； 利用卡尔曼滤波算法将每个集合的折线变为平滑的曲线； 根据所述预设频率将每个集合的曲线分段，所获得的每一段的端点作为平滑处理后的坐标点。4.如权利要求1所述的三维重建方法，其特征在于，所述物体通过传送带平移穿过所述红外触摸框，则在所述以第一频率驱动红外触摸框扫描物体，获取在每一频点上所述物体的截面的外围的坐标点之后，还包括: 判断所述坐标点是否为所述传送带的外部形状上的坐标点； 若是，则将所述坐标点从所获取到的坐标点中去除。5.如权利要求1至4任一项所述的三维重建方法，其特征在于，所述重构所述物体的三维形状是基于OpenGL构建的。6.一种三维重建装置，其特征在于，包括: 信息获取模块，用于以第一频率驱动红外触摸框扫描物体，获取在每一频点上所述物体的截面的外围的坐标点;其中，所述物体平移穿过所述红外触摸框； 坐标筛分模块，用于将相邻的频点的截面上距离最近的两个坐标点划为同一集合的坐标点； 平滑处理模块，用于对同一集合上的坐标点进行平滑处理，获得平滑处理后的坐标点；和， 三维重构模块，用于根据所述平滑处理后的坐标点，重构所述物体的三维形状。7.如权利要求6所述的三维重建装置，其特征在于，所述三维重建装置，还包括: 指令接收模块，用于接收显示指令;所述显示指令包括显示方式;和， 显示模块，用于根据所述显示方式，将所述物体的三维形状显示在屏幕上。8.如权利要求6所述的三维重建装置，其特征在于，所述平滑处理模块，具体包括: 折线生成单元，用于对同一集合上的坐标点，用直线将相邻的坐标点连接，获得所述集合的折线； 曲线生成单元，用于利用卡尔曼滤波算法将每个集合的折线变为平滑的曲线;和， 坐标点获取单元，用于根据所述第一频率将每个集合的曲线分段，将每一段的端点作为平滑处理后的坐标点。9.如权利要求6所述的三维重建装置，其特征在于，所述物体通过传送带平移穿过所述红外触摸框，则三维重建装置还包括: 判断模块，用于在以第一频率驱动红外触摸框扫描物体，获取在每一频点上所述物体的截面的外围的坐标点之后，判断所述坐标点是否为所述传送带的外部形状上的坐标点；和， 坐标去除模块，用于当所述坐标点为所述传送带外部形状上的坐标点时，将所述坐标点从所获取到的坐标点中去除。10.如权利要求6至9任一项所述的物体三维形重建的装置，其特征在于，所述重构所述物体的三维形状是基于OpenGL构建的。
【文档编号】G06T17/00GK105869206SQ201610229819
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】范威, 刘军刚, 薛琛, 邹超洋
【申请人】广州华欣电子科技有限公司