專利名稱：三維模型獲取的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及數(shù)字圖形，更具體地，涉及用于獲取圖像的三維模型的 系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
三維(3D)模型獲取，也稱為3D幾何圖形(geometry)恢復(fù)、3D外形重建等， 是一個涉及從例如由圖像傳感器拍攝的圖像中恢復(fù)物體和場景的3D幾何圖 形(通常表示為多項(xiàng)式網(wǎng)格(mesh))的挑戰(zhàn)性的問題。在恢復(fù)物體的深度(depth) 信息或三維(3D)幾何圖形方面已經(jīng)開展了重要的工作。 一種技術(shù)屬于稱作結(jié) 構(gòu)光(structured light)方法的途徑類別，其通過將特殊設(shè)計的光發(fā)射圖樣(light pattem)投影到物體的表面并且通過分析被投影圖案的變形來估計深度(即，該 表面上的點(diǎn)到攝錄機(jī)之間的距離)，恢復(fù)物體的3D幾何圖形。
在用于3D幾何圖形恢復(fù)的許多技術(shù)當(dāng)中，結(jié)構(gòu)光途徑精度高并且能夠 實(shí)時實(shí)施，使得它們在現(xiàn)實(shí)世界應(yīng)用中非常有前途。然而，當(dāng)前的結(jié)構(gòu)光途 徑具有某些限制阻礙了它們應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)世界情形。例如，為了實(shí)現(xiàn)精確的獲 取，這些技術(shù)需要將高功率光和高對比度圖案投影到物體表面。這對于諸如 電影場景中的演員的人類主體來說通常是不能接受的。
另外，當(dāng)前的結(jié)構(gòu)光技術(shù)通常需要做如下假設(shè)物體表面幾乎不存在或 者沒有紋理(texture)。物體紋理的存在將影響結(jié)構(gòu)光發(fā)射圖樣的表面形貌 (appearance)。因此，紋理可能嚴(yán)重地降低精度。更甚者，當(dāng)被捕捉的圖像/ 視頻也用于內(nèi)容生成時，例如制作電影，圖像和視頻中的結(jié)構(gòu)光的存在通常 是不需要的。
可以將各種3D獲取技術(shù)分為積極途徑和消極途徑。消極途徑從在常規(guī) 照明(lighting)條件下拍攝的圖像或視頻中獲取3D幾何圖形。使用從圖像和視 頻中提取的幾何或者光度(photometric)特征來計算3D幾何圖形。最常使用的 兩種途徑是立體算法(stereo algorithm)技術(shù)和光度技術(shù)。立體算法技術(shù)基于由 具有不同視角的兩個攝錄機(jī)拍攝的立體圖像對(stereo image pair)的差異
4(disparity)來估計深度(depth)。通過比較該立體圖像對中的像素并且計算坐標(biāo) 差來估計差異。光度技術(shù)基于由表面定向(orientation)所造成的陰影效果來估 計曲面法線(normal)。對于現(xiàn)實(shí)世界的圖像，這兩種方法都不準(zhǔn)確并且需要較 高的計算成本。立體算法無法估計平坦區(qū)域(沒有紋理的區(qū)域)上的像素的深 度。光度技術(shù)需要能夠演繹地得知物體表面的材料(即，BRDF,雙向反射分 布函數(shù))。
相反，積極途徑能夠?qū)崿F(xiàn)高精度和實(shí)時速度。例如，激光掃描是一種包 括將激光投影到表面并且基于時間飛行(time-of-flight)原理或者光發(fā)射圖樣的 變形來估計深度的技術(shù)。然而，激光掃描途徑非常受限制。
現(xiàn)有技術(shù)中推崇另一種被稱作結(jié)構(gòu)光的技術(shù)。結(jié)構(gòu)光技術(shù)將可見或不可 見(紅外)圖案投影到物體的表面，并且根據(jù)該圖案的變形來估計深度。結(jié)構(gòu)光 途徑在計算機(jī)視覺界已經(jīng)得到廣泛地研究。該技術(shù)發(fā)展水平包括復(fù)合 (composit)結(jié)構(gòu)光，其使用多個條紋而不是單個條紋并且還使用彩色(color)結(jié) 構(gòu)光，并且利用顏色來區(qū)分并識別所述條紋。然而，為了實(shí)現(xiàn)高精度的深度 估計，這些途徑需要高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)光和/或平滑的表面，從而表面紋理將不會 干擾結(jié)構(gòu)光發(fā)射圖樣。如此，使用當(dāng)前可用的技術(shù)來恢復(fù)現(xiàn)實(shí)世界物體的3D 幾何圖形是冒進(jìn)并且不準(zhǔn)確的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的概念通過提供一種用于高精度和實(shí)時速度地獲取現(xiàn)實(shí)世界物體 的三維幾何信息的方法和系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中， 一種用于獲取圖像的幾何信息的方法包括 以人眼不可覺察的調(diào)制速率照射具有結(jié)構(gòu)圖案的物體；以獲取差分圖像對使 得圖像對中的第 一 圖像被照射并且圖像對中的第二圖像未被照射的速率，捕 捉所述物體的圖像；和比較該差分圖像對，以便確定所述物體的幾何信息。 該方法可以進(jìn)一步包括進(jìn)行幀選擇處理，以便恢復(fù)未被照射的圖像序列，以 再現(xiàn)和顯示場景。
在本發(fā)明的替換實(shí)施例中， 一種用于獲取圖像的幾何信息的系統(tǒng)包括 調(diào)制光源，其被配置成以人眼不可覺察的速率提供光能用以照射圖像物體； 攝錄機(jī)，其被配置成以獲取差分圖像對使得圖像對中的第一圖像被照射并且 圖像對中的第二圖像未被照射的速率，捕捉所述物體的圖像；和比較模塊，其被配置成比較該差分圖像對，以便確定所述物體的幾何信息。該系統(tǒng)的比
較模塊可以包括深度估計器，其被配置成根據(jù)所述調(diào)制光的確定的結(jié)構(gòu)圖 案的變形來估計物體的深度；比較模塊，其被配置成從深度圖(depth map)確 定相應(yīng)的三維網(wǎng)格，用以確定所述物體的三維模型；和幀選擇模塊，其被配 置成消除由調(diào)制光照射的幀，以便提供未被調(diào)制光照射的圖像序列，用于再 現(xiàn)或顯示。


通過結(jié)合附圖考慮下列詳細(xì)的描述，能夠容易地理解本發(fā)明的示教，其
中
圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于從圖像獲取幾何信息的系統(tǒng)的高級 方框圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的用于獲取圖像的幾何信息的方法的
圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明的圖示性實(shí)施例的用于形成深度圖的差別分析處 理的圖4描繪了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于獲取圖像的幾何信息的方法的流程 圖；和
圖5描繪了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的幀選擇處理的圖，該幀選擇處理被實(shí)現(xiàn) 來形成具有未被照射的圖像的圖像序列或視頻。
應(yīng)當(dāng)理解，所述附圖是用于圖示說明本發(fā)明的概念的目的，并且不必是 用于圖示本發(fā)明的唯一可能結(jié)構(gòu)。為了便于理解，可能的話，使用相同的附 圖標(biāo)記來指代附圖中公用的相同元件。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通過提供一種用于從圖像獲取三維模型的方法和系統(tǒng)來解決現(xiàn)有 技術(shù)的缺陷。盡管將主要在視頻記錄系統(tǒng)環(huán)境內(nèi)描述本發(fā)明，但是本發(fā)明的 特定實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的范疇的限制。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 將會理解，并且通過本發(fā)明的示教將得知，本發(fā)明的概念可以基本有利地應(yīng) 用于能夠用于獲取幾何信息的任何數(shù)字成像系統(tǒng)、和/或包括通過電話、數(shù)碼 相機(jī)、電影攝影機(jī)等記錄數(shù)據(jù)的任何記錄系統(tǒng)。也就是，下面的描述圖解說
6明了本發(fā)明的原理。因此，將會理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠設(shè)計出 體現(xiàn)本發(fā)明原理并且被包含在本發(fā)明的精神和范疇之內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)(盡管此 處未明顯描述或示出)。
附圖中描繪的元件能夠以硬件、軟件或者它們的組合的各種形式來實(shí)現(xiàn)。 優(yōu)選地，在一個或多個適當(dāng)編程的通用裝置(可以包括處理器、存儲器和輸入 /輸出接口)上，以硬件和軟件的組合來實(shí)現(xiàn)這些元件。因此，例如，本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員將會理解，此處展示的方框圖表示體現(xiàn)本發(fā)明原理的示意性電 路的概念圖。類似地，將會理解，任何流程圖、流動圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖、偽代 碼等表示的各種處理，該各種處理基本能夠在計算機(jī)可讀媒體上表示并且如 此由計算機(jī)或處理器執(zhí)行，不管所述計算機(jī)或處理器是否被清楚地示出。
圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于從圖像獲取幾何信息的系統(tǒng)的高級
方框圖。圖1的系統(tǒng)100圖示性地包括計算機(jī)105、光源104、攝錄機(jī)108和 待記錄的圖像或者場景103。在圖1的系統(tǒng)100中，計算機(jī)圖示性地包括光 控制模塊102，該光控制模塊102存儲用于控制光源104和比較模塊110的 各種程序。計算機(jī)105的比較模塊110圖示性地包括深度估計器112、轉(zhuǎn)換模 塊114和幀選擇模塊116。
在圖1的系統(tǒng)100中，閃爍(flickering)或調(diào)制光源104將結(jié)構(gòu)光發(fā)射圖樣 投影到場景103中的物體113。攝錄機(jī)108被提供有相對高的幀速率，以捕 捉被結(jié)構(gòu)光照射的場景。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，攝錄機(jī)的幀速率等于或 大于結(jié)構(gòu)光的閃爍速率。圖1的光源104連接到PC 105，該P(yáng)C 105控制結(jié)構(gòu) 光發(fā)射圖樣的形成并且模擬閃爍效果。結(jié)構(gòu)圖案可以例如通過光控制模塊102 中存儲的程序107來形成。也就是，通過根據(jù)程序107中包含的詳細(xì)資料打 開和關(guān)閉光發(fā)射圖樣可以形成閃爍效果。
為了最小化物體上由光源造成的光干擾，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，圖 1的系統(tǒng)100利用光源104的閃爍頻率，該閃爍頻率足夠高，使得人視覺系 統(tǒng)不能覺察它(例如60Hz或更高頻率)。也就是，基于人眼的靈敏度在閃爍光 源的頻率超過一定閾值時明顯降低的這個事實(shí)，光源提供人眼不可見的結(jié)構(gòu) 光。如此，當(dāng)使用攝錄機(jī)108來捕捉物體時，光不可見，并且干擾(如果有) 最小。使用相對高的幀速率，將圖像捕捉為差分圖像對。該差分圖像對包括 被捕捉圖像序列中的兩個連續(xù)圖像，其中一個圖像被結(jié)構(gòu)光照亮，另一個沒 有被結(jié)構(gòu)光照亮。通過分析該差分圖像對中的圖像之間的差別，可以消除物體表面上的紋理，同時保存結(jié)構(gòu)光發(fā)射圖樣的形狀和顏色。
例如，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，計算機(jī)105的比較模塊110分析該差
分圖像對中的圖像之間的差別，并且去除場景中該物體的未被照射部分。也 就是，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，差別分析包括將包括結(jié)構(gòu)光發(fā)射圖樣的圖 像與不具有結(jié)構(gòu)光發(fā)射圖樣的圖像進(jìn)行比較以及確定任何差別。
圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的用于獲取圖像的幾何信息的方法的 示例應(yīng)用的圖。在圖2中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在差分圖像對120的第一 圖像128中通過攝錄機(jī)108來獲取結(jié)構(gòu)光發(fā)射圖樣126。攝錄機(jī)108捕捉的 每對120的第二圖像130不包括結(jié)構(gòu)光發(fā)射圖樣。
例如，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，彩色結(jié)構(gòu)光將彩色條投影到一場景， 以便用于估計被照射物體的深度。更具體地，將在4聶錄機(jī)108觀看的表面上 的點(diǎn)處的彩色矢量定義為S-[Z,^, f,可以根據(jù)如下等式一(l)來表示投影儀 色度亮度干擾(crosstalk)矩陣的特征
<formula>formula see original document page 8</formula>(1)
并且，可以根據(jù)如下等式二(2)來表示場景反照率(albedo)矩陣的特征
<formula>formula see original document page 8</formula>(2)
而且，投影儀照明矢量可以表示特征為P-[;/cos&;^cos仏/cos^",其中0是 曲面法線與投影儀入射光之間的角度，環(huán)境照明矢量可以表示特征為
￡ = [er,^y;T,并且周圍光矢量可以表示特征為0 = Y。根據(jù)下列等式 三(3)可以涉及上面的量
5 = jtf(尸+五)+ 0 (3) 假設(shè)攝錄機(jī)觀察到的顏色矢量S，來確定照明矢量P中的結(jié)構(gòu)光顏色;/ 、 Z 、 /。 一旦確定了；/、 Z、 /，所述值被匹配到結(jié)構(gòu)光發(fā)射圖樣并且被用來估 計物體的表面上的相關(guān)點(diǎn)的深度。通過將差分圖像對中的兩個幀進(jìn)行相減， 可以根據(jù)下列等式四(4)來表示環(huán)境照明和周圍光的效果
(5,s = s(/+1)—= ^f(尸+五)+o—[^y尸五+o] = (4)
其中S(t)和S(t+ l)是由攝錄機(jī)在時刻t和t+l時捕捉的幀。通過估計色度亮度
干擾矩陣x，攝錄機(jī)-投影儀校正階段fp可以通過將c5,s與；r'相乘來確定。然而，場景反照率矢量F和照射矢量中的表面定向項(xiàng)仍必須消除。為此，采
用基于空間差的方法來發(fā)現(xiàn)反照率和表面定向。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，
可以根據(jù)下列等式五(5)來表示場景反照率矢量FP的特征 尸尸=//cos印 /jg cos6^g，/)6 cos印1 (5)
因?yàn)橥ǔ７凑章蕡D是分段恒定的并且表面平滑，因此假設(shè)相鄰像素的反 照率基本與上面描述的相同。如此，在上面的等式(5)中，0接近于局部區(qū)域 內(nèi)的常數(shù)。進(jìn)一步假設(shè)像素1和像素2是相鄰像素。如此，排除場景反照率 和表面定向項(xiàng)，可以根據(jù)下列等式六(6)來重寫并表示等式(5)的特征
<formula>formula see original document page 9</formula>
因此，如果利用對數(shù)差51ogF尸來計算對應(yīng)關(guān)系并且進(jìn)行深度估計，則認(rèn)為場
景反照率和局部表面定向相對于那些確定恒定不變。盡管在實(shí)現(xiàn)彩色結(jié)構(gòu)光 時上面描述了深度估計示例，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解并且通過 此處的示教應(yīng)當(dāng)?shù)弥褂脧膹?fù)合結(jié)構(gòu)光進(jìn)行深度估計的技術(shù)或者彩色結(jié)構(gòu) 光方法等可以實(shí)現(xiàn)深度計算。
例如并且返回參考圖1,比較模塊110包括深度估計器112,在一個實(shí)施 例中，該深度估計器112使用上面等式(6)中表示特征的對數(shù)差51og尸P,根據(jù) 結(jié)構(gòu)圖案的變形來估計深度。深度估計器112輸出場景和物體的深度圖。
圖3描繪了才艮據(jù)本發(fā)明圖解性實(shí)施例的用于形成深度圖的差別分析處理 的圖。在圖4的示例中，對差分圖像對120應(yīng)用差別分析，以便將物體圖像 130部分從被照射物體圖像128中分離，以便確定結(jié)構(gòu)圖案134。隨后，例如 圖1的深度估計器112使用結(jié)構(gòu)圖案134來確定深度圖136。
接著，使用深度信息(例如深度圖)來確定被照射物體的三維(3D)模型。更 具體地并且返回參考圖1的實(shí)施例，比較模塊110包括轉(zhuǎn)換模塊114。在本發(fā) 明的一個實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換模塊114將深度圖轉(zhuǎn)換為3D網(wǎng)格，并且將從不同觀 察點(diǎn)拍攝的多個網(wǎng)格組合成一個3D網(wǎng)格，以便形成被照射物體的3D模型。 存在數(shù)種現(xiàn)有公知的技術(shù)來將范圍或深度圖轉(zhuǎn)換為3D網(wǎng)格，如此，此處將 不詳細(xì)描述所述技術(shù)的詳細(xì)資料。例如，在一個實(shí)施例中，通過從不同的角 度捕捉范圍圖像并且隨后將所述圖像對準(zhǔn)并且縫合在一起以生成全部3D網(wǎng) 格/模型，可以實(shí)現(xiàn)將深度圖到3D網(wǎng)格的轉(zhuǎn)換。
隨后，在后處理階段中可以完全地恢復(fù)不具有結(jié)構(gòu)光發(fā)射圖樣的圖像序列或視頻。更具體地，通過例如圖1的幀選擇模塊116可以執(zhí)行幀選擇處理
116,以便將未被結(jié)構(gòu)光照射的幀與被結(jié)構(gòu)光照射的幀分離，從而形成不包括
由結(jié)構(gòu)光照射的圖像的圖像序列，因此不會負(fù)面地影響場景的再現(xiàn)和顯示。 下面將更詳細(xì)地描述所述處理。
圖4描繪了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于獲取圖像的幾何信息的方法的流程 圖。方法400開始于步驟402，在步驟402中，如上所述用閃爍光照射物體。 在一個實(shí)施例中，閃爍光對于人眼不可見并且可以包括60 Hz的頻率，盡管 可以使用其他頻率。如此，甚至對于具有強(qiáng)紋理的物體也可以實(shí)現(xiàn)高精度和 實(shí)時速度。方法400隨后繼續(xù)到步驟404。
在步驟404，閃爍光照射參考物體時所產(chǎn)生的圖像如上所述被攝錄機(jī)捕 捉。然后方法400繼續(xù)到步驟406。
在步驟406,將差別分析應(yīng)用于所產(chǎn)生的差分圖像對(例如， 一對所產(chǎn)生 的圖像，其中第一圖像被閃爍光照明，第二圖像未被閃爍光照明)，以便識別 和隔離被照射物體上產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)光發(fā)射圖樣。然后方法400繼續(xù)到步驟408。
在步驟408，根據(jù)步驟406的差分圖像分析的結(jié)果而產(chǎn)生深度圖。然后 該方法繼續(xù)到步驟410。
在步驟410，從深度圖的網(wǎng)格物體中生成物體的3D模型。然后退出該方 法400。
本發(fā)明的方法400可以進(jìn)一步包括步驟412。也就是，在步驟412,利用 幀選擇處理來丟棄被閃爍結(jié)構(gòu)光照射的圖像幀，因此可以恢復(fù)未被照射的幀 的圖像序列。
更具體地，例如通過圖1的幀選擇模塊116可以進(jìn)行幀選擇處理116，以 便將未被結(jié)構(gòu)光照射的幀與被結(jié)構(gòu)光照射的幀分離，從而產(chǎn)生不包含被結(jié)構(gòu) 光照射的圖像的圖像序列，因此場景的再現(xiàn)和顯示不會受到負(fù)面的影響或者 不會被照射破壞。
例如，圖5描繪了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的幀選擇處理的圖，該幀選擇處理 被實(shí)現(xiàn)來產(chǎn)生不具有被照射圖像的圖像序列。圖5的選擇處理識別具有結(jié)構(gòu) 光發(fā)射圖樣的幀。例如，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，如上所述，通過將從差 別估計器112執(zhí)行的差別分析恢復(fù)的圖案匹配到圖像幀以便識別具有結(jié)構(gòu)光 發(fā)射圖樣的圖像幀，可以實(shí)現(xiàn)被照射圖像的識別。在識別具有結(jié)構(gòu)光發(fā)射圖 樣的幀之后，可以從原始圖像序列中排除這些幀，以便產(chǎn)生不包括任何被照射圖像的圖像序列。參考圖5，消除或者丟棄具有結(jié)構(gòu)光128的幀，并且通 過幀選擇處理來選擇幀130。如此，被恢復(fù)的序列140包括再現(xiàn)或顯示視頻、 運(yùn)動圖像、靜止圖像等所需的幀。
已經(jīng)描述了用于獲取現(xiàn)實(shí)世界物體和場景的三維幾何信息的優(yōu)選實(shí)施例 (它們是圖解性的，而不用于限制)，注意，鑒于上述示教，本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員可以進(jìn)行修改和變動。因此應(yīng)當(dāng)理解，在由所附權(quán)利要求概括的本發(fā)明 的范疇和精神內(nèi)所公開的本發(fā)明的特殊實(shí)施例中可以進(jìn)行變化。盡管上面致 力于本發(fā)明的各個實(shí)施例，但是在不背離本發(fā)明的基本范疇的情況下，可以 設(shè)計出本發(fā)明的其他和更多實(shí)施例。如此，根據(jù)所附的權(quán)利要求來確定本發(fā) 明的適當(dāng)范疇。
權(quán)利要求
1. 一種用于獲取圖像的幾何信息的方法，包括以人眼不可覺察的調(diào)制速率照射具有結(jié)構(gòu)圖案的物體；以獲取差分圖像對使得圖像對中的第一圖像被照射并且圖像對中的第二圖像未被照射的速率，捕捉所述物體的圖像；和比較該差分圖像對，以便確定所述物體的幾何信息。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，通過從所述第一圖像中減去所述第二圖像 并且估計得到的光發(fā)射圖樣的變形來確定所述幾何信息。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中通過估計所述得到的光發(fā)射圖樣的變 形來確定物體深度。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中從所述確定的幾何信息生成深度圖。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中從所述深度圖確定相應(yīng)的三維網(wǎng)格， 并且使用所述三維網(wǎng)格來構(gòu)建所述物體的三維模型。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，包括使用對數(shù)差方法消除反照影響、環(huán) 境照明和陰影中的至少一個，來生成深度圖。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括進(jìn)行幀選擇處理，以便恢復(fù)未被 照射的圖像序列。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述未被照射的圖像序列被用來再現(xiàn) 禾口顯示場景。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中以等于或高于所述調(diào)制速率的幀速率 來捕捉所述圖像。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括消除反照影響、環(huán)境照明和陰影 中的至少一個，以便生成所述物體的模型。
11， 一種用于獲取圖像的幾何信息的系統(tǒng)，包括調(diào)制光源，其被配置成以人眼不可覺察的速率提供光能用以照射圖像物體；攝錄機(jī)，其被配置成以獲取差分圖像對使得圖像對中的第一圖像被照射 并且圖像對中的第二圖像未被照射的速率，捕捉所述物體的圖像；和比較模塊，其被配置成比較該差分圖像對，以便確定所述物體的幾何信白
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，包括幀選擇模塊，其被配置成消除被調(diào) 制光照射的幀，以便提供未被調(diào)制光照射的圖像序列。
13. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，包括深度估計器，其被配置成根據(jù)所述調(diào)制光的結(jié)構(gòu)圖案的變形來估計圖像物體中的深度。
14. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述深度估計器從所述第一圖像中 減去所述第二圖像并且估計得到的光發(fā)射圖樣的變形來確定物體深度。
15. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中從所述確定的幾何信息生成深度圖。
16. 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，包括比較模塊，其被配置成從所述深度 圖確定相應(yīng)的三維網(wǎng)格，用以確定所述物體的三維模型。
17. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中從不同的觀察點(diǎn)照射所述物體，并 且所述攝錄機(jī)從不同的觀察點(diǎn)捕捉所述物體的圖像。
18. 如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中從所確定的不同觀察點(diǎn)的幾何信息 形成相應(yīng)的深度圖，并且從深度圖確定相應(yīng)的三維網(wǎng)格。
19. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中組合不同的網(wǎng)格以便確定所述物體 的三維模型。
20. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中調(diào)制光源包括由計算機(jī)控制的投影儀。
21. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中攝錄機(jī)以等于或高于調(diào)制光的速率 的幀速率捕捉圖像。
22. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中攝錄機(jī)包括攝影機(jī)。
23. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中物體是有紋理的，并且比較模塊消 除反照影響、環(huán)境照明和陰影中的至少一個。
全文摘要
提供了一種用于從圖像獲取幾何信息的系統(tǒng)和方法，包括被配置成以人眼不能覺察的速率提供光能的調(diào)制光源。配置攝錄機(jī)以獲得差分圖像對的速率來獲取圖像，從而所述圖像對中的一個圖像包括來自光源的光，所述圖像對中的另一個圖像不包括來自光源的光。配置比較模塊來比較所述差分圖像對，以便生成用于三維模型生成的深度圖。
文檔編號G06T7/00GK101512599SQ200680055907
公開日2009年8月19日 申請日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日
發(fā)明者張冬青, 艾澤特·H·艾澤特, 邁克·A·德倫伯格 申請人:湯姆森特許公司