專利名稱：一種獲取凸輪廓物體形狀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、多媒體技術(shù)，集機(jī)械、電子、 光學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具體涉及一種獲取凸輪廓物體形狀的方法，該 方法用非接觸方式將物體表面的立體信息和彩色信息一次性掃描和恢復(fù)到 計(jì)算機(jī)中。
背景技術(shù)：
立體信息的獲取是圖像分析、計(jì)算機(jī)視覺中的重要任務(wù)之一，國(guó)內(nèi)外 學(xué)者在這一領(lǐng)域中作了大量的工作， 一些裝置己應(yīng)用于實(shí)際工作中。目前 這方面的工作從應(yīng)用目的可分為兩大類， 一類是獲得視覺范圍的立體信息， 如同人的視覺。這在工業(yè)、機(jī)器人視覺、軍事偵察、地質(zhì)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用；另一類是以所攝物體為中心，獲取物體表面全方位立體信息，這主要 是用于機(jī)械制造、影視、廣告業(yè)中。對(duì)于不同應(yīng)用場(chǎng)合、對(duì)象和目的，獲取立體信息的方法有很多，其中 主要有立體視差法，飛行時(shí)間測(cè)距，結(jié)構(gòu)光測(cè)距。立體視覺法用于雙目和多目視覺，它通過(guò)不同位置的像機(jī)對(duì)同一 目標(biāo) 拍攝多隔圖幅，根據(jù)三角測(cè)量原理，利用圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的視差計(jì)算出視野 范圍內(nèi)目標(biāo)表面的立體信息，這種方法對(duì)應(yīng)用場(chǎng)合要求較寬松，因而得到 廣泛應(yīng)用。而其具有立體視差法中的關(guān)鍵環(huán)節(jié):尋找對(duì)應(yīng)點(diǎn)的難度較大，算 法復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)的缺點(diǎn)。且物體復(fù)雜時(shí)，各種遮擋的影響很難得到物體 全方位的立體信息。飛行時(shí)間測(cè)距是利用光速和聲速在空氣中傳播速度是一定的原理，由 測(cè)距器向測(cè)物發(fā)出探測(cè)波束，遇物反射后測(cè)量波束的飛行時(shí)間或相位變化， 推算波束飛行距離，從而得到物體表面的空間位置信息。這種測(cè)距器由測(cè)量方法分為激光測(cè)距器和超聲波測(cè)距器。本技術(shù)己有不少成熟產(chǎn)品，廣泛 應(yīng)用于較大尺寸的場(chǎng)合，有些也應(yīng)用于小尺寸場(chǎng)合。這類裝置的脈沖探測(cè) 和時(shí)間測(cè)量裝置精度要求高、復(fù)雜，價(jià)格昂貴(尤其在應(yīng)用小尺度場(chǎng)合時(shí))。 由于每發(fā)射一次波束只能探測(cè)物體表面一點(diǎn)的位置，完成對(duì)物體表面的掃 描耗時(shí)較長(zhǎng)。同時(shí)使用激光器會(huì)造成環(huán)境公害。結(jié)構(gòu)光測(cè)距是一種既利用圖像又利用可控光源的測(cè)距技術(shù)，其基本思 路是利用照明光源中的幾何信息，幫助提取景物中的幾何信息。早期是利 用結(jié)構(gòu)光點(diǎn)測(cè)距，之后發(fā)展為光條法、柵格法、圓形光條、交叉線法、隨 機(jī)紋理法等等。這種方法利用具有一定的結(jié)構(gòu)的光平面照射在物體表面產(chǎn) 生光條紋，在拍攝的圖像中提取出這些條紋，這些條紋的形態(tài)及間斷性， 構(gòu)成了景物諸物體的各個(gè)可見表面與像機(jī)光學(xué)中心之間的相對(duì)距離測(cè)度。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種獲取凸輪廓物體形狀的方法，該方法具有 精度高，低本低，使用安全和易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。本發(fā)明提供的獲取凸輪廓物體形狀的方法，其步驟包括 (1)對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行定標(biāo)，得到該攝像機(jī)的定標(biāo)參數(shù)矩陣 <formula>formula see original document page 5</formula>(2 )攝像機(jī)拍攝獲取被測(cè)對(duì)象的每個(gè)視角的序列圖像image—1...image—oi. .image_n， 保存下來(lái)；(3) 提取上述各個(gè)視角的圖像中被測(cè)對(duì)象的輪廓邊緣；(4) 求出上述所有圖像序列上輪廓點(diǎn)的圖像坐標(biāo)以及相應(yīng)的RGB顏 色值，保存下來(lái)；(5) 針對(duì)某一個(gè)視角oi， oi=l n，找出對(duì)應(yīng)于該視角的被測(cè)對(duì)象的輪 廓圖像image一oi;在某一個(gè)圖像高度v，找出位于該高度上所有的圖像邊緣點(diǎn)Sq， q=l,2,...r， q為假設(shè)高度v處圖像輪廓邊緣點(diǎn)的個(gè)數(shù)；根據(jù)公式(I),求出r條切線Tq ，以及Tq與被測(cè)對(duì)象外包圍盒的所有交點(diǎn)，保存下來(lái)；<formula>formula see original document page 6</formula>式中，<formula>formula see original document page 6</formula><formula>formula see original document page 6</formula>其中，(X^，^,Zwg)為空間的第g個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)；("s,v》為第g個(gè)點(diǎn)的在攝 像機(jī)中的圖像坐標(biāo)，^為定標(biāo)矩陣M的第f行7列元素；(6)對(duì)于第q條切線，把該切線與物體外包圍盒的交點(diǎn)Pqh ，h=l,2,...,d， 假設(shè)該切線與物體包圍盒有d個(gè)交點(diǎn)，分別往其他視角進(jìn)行投影，投影的 計(jì)算根據(jù)由定標(biāo)矩陣確定的投影公式(II)進(jìn)行；<formula>formula see original document page 6</formula>(II)式中，(乙,1;,,^,)為空間的第/個(gè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)；(",，")為第/個(gè)空間點(diǎn) 在該視角中的圖像坐標(biāo)，Wy為定標(biāo)矩陣M的第/行^列元素(7) 排除非真實(shí)的切線交點(diǎn)；(8) 重復(fù)步驟(6)和(7)，處理完r條切線；(9) 重復(fù)步驟(5)到(8)，把視角oi的所有高度上的邊緣點(diǎn)進(jìn)行相 同的處理；(10) 重復(fù)步驟(5)到(9)，把其他視角(2、 3、 ...， n)的輪廓圖 像都進(jìn)行相同的處理；(11) 把所有的保存下來(lái)的切點(diǎn)進(jìn)行疊加，獲得了被測(cè)對(duì)象的三維模 型的點(diǎn)云。本方法僅僅需要一個(gè)到幾個(gè)攝像機(jī)作為圖像采集設(shè)備，無(wú)需使用激光 器、超聲測(cè)距儀等附加的測(cè)距儀器，因此成本比其他方法要遠(yuǎn)為低廉，控 制電路也非常簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易；由于不需要尋找對(duì)應(yīng)點(diǎn)，因此算法比立體 視差法'要穩(wěn)定、簡(jiǎn)單快速；可以同時(shí)獲得多個(gè)掃描點(diǎn)，掃描速度快；不會(huì) 損壞環(huán)境，對(duì)掃描對(duì)象無(wú)損害作用，使用安全可靠；掃描范圍廣，既可以 應(yīng)用于尺寸小的場(chǎng)合，也可以掃描尺寸比較大的對(duì)象。


圖1為經(jīng)過(guò)CCD攝像機(jī)成像的第L2行的剖平面與人體外包圍盒相交 示意圖，其中，(a)為切平面與體元立方體的相交關(guān)系示意圖，(b)為邊緣像 素示意圖；圖2為圖像坐標(biāo)系；圖3為圖像坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系、世界坐標(biāo)系之間的關(guān)系示意圖；圖4為本發(fā)明方法的流程示意圖；圖5為非切點(diǎn)的切射線體元排除方法原理示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明方法僅用連續(xù)拍攝的圖像序列就可以獲得凸的被測(cè)物體和人體的外輪廓立體模型。本發(fā)明首先采用攝像機(jī)連續(xù)拍攝被測(cè)物體，獲 得一系列的物體圖像。將物體圖像與背景分割以后，則可以獲得物體在每 一個(gè)攝像機(jī)視角的輪廓圖像。在每個(gè)外輪廓圖像的每個(gè)高度都有若干個(gè)物 體邊緣點(diǎn)，這些邊緣點(diǎn)和攝像機(jī)中心則構(gòu)成一個(gè)剖平面。剖平面和被測(cè)物 體相交則可以得到物體的一個(gè)截面。經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后我們可以得到物體在 該截面上的輪廓，稱為物體在該截面的殘余圖。當(dāng)物體所有的截面的輪廓 (殘余圖)都獲得以后，把這些物體輪廓在高度方向上進(jìn)行空間疊加，即 得到一個(gè)完整的物體外殼的三維信息，從而獲得到物體的外殼立體模 型。假設(shè)被測(cè)對(duì)象籠罩在一個(gè)巨大的外包圍盒里面，外包圍盒按照平行于X-Y-Z坐標(biāo)軸切分成一定數(shù)量的體元，如圖l(a)所示。在某個(gè)攝 像機(jī)視角下，利用光線投射的原理，考察由視點(diǎn)(攝像機(jī)中心)穿過(guò)觀察 平面(攝像機(jī)記錄下的該視點(diǎn)下獲取的被測(cè)對(duì)象的外輪廓圖像)上某一個(gè) 輪廓邊緣點(diǎn)像素而穿入視場(chǎng)(包圍盒)的一條射線(這條射線必然會(huì)和被 測(cè)對(duì)象的外表面的某一點(diǎn)相切；因此該射線也就是通過(guò)攝像機(jī)中心和該視 點(diǎn)下被測(cè)對(duì)象輪廓圖像中某一個(gè)邊緣點(diǎn)，而且和被測(cè)對(duì)象外表面相切的切 線)，可以確定出包圍盒中與該射線相交的所有體元，這些體元也就是該射 線的離散表示。另外，根據(jù)空間中任意不同一平面的三點(diǎn)即可決定一個(gè)平面原理，可 將某視點(diǎn)下的剖面簇設(shè)為攝像機(jī)中心分別與成像面上各行像素中的兩個(gè)邊 緣點(diǎn)所組成。圖l(a)和圖l(b)給出了一視點(diǎn)下的某一切割平面與該視點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體(本文中以人體為例，假設(shè)人體籠罩在一個(gè)外包圍盒里面)成像， 以及被測(cè)物體外包圍盒之間的關(guān)系。如圖l(b)所示，線L2上的6個(gè)點(diǎn)代表了第L2行中人體輪廓的邊緣像 素。這6個(gè)點(diǎn)與CCD攝像機(jī)中心分別組成了6條射線，這6條射線所在平 面即為L(zhǎng)2對(duì)應(yīng)的剖平面。我們的目的就是要在該剖平面中求出這6條射線和人體外表面相切的切點(diǎn)。所有的切點(diǎn)也就構(gòu)成了被測(cè)對(duì)象(以人體為例) 的三維模型的點(diǎn)云。為了定量地描述光學(xué)成像過(guò)程，我們首先定義以下幾種坐標(biāo)系 圖像坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系。如上圖2所示，在圖像上定義直角坐標(biāo)系U、 V，每一象素的坐標(biāo)("，v)分別是該象素在圖像中的列數(shù)與行數(shù)。所以，("，"是以象素為單位的圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)。攝像機(jī)成像幾何關(guān)系如圖3所示，其中O點(diǎn)稱為攝像機(jī)光心， ^軸和K軸與圖像的x軸與y軸平行，^軸為攝像機(jī)的光軸，它與圖像平 面垂直。光軸與圖像平面的交點(diǎn)，即為圖像坐標(biāo)系的原點(diǎn)，由點(diǎn)o與^、 ^、 ^軸組成的直角坐標(biāo)系。OOl為攝像機(jī)焦距。由于攝像機(jī)可安放在環(huán)境中的任何位置，我們?cè)诃h(huán)境中還選擇一個(gè)基 準(zhǔn)坐標(biāo)系來(lái)描述攝像機(jī)的位置，并用它描述環(huán)境中任何物體的位置，該坐 標(biāo)系稱為世界坐標(biāo)系。它由^、 L、 ^軸組成。如圖5所示，本發(fā)明方法的步驟包括(1)對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行定標(biāo)，得到該攝像機(jī)的定標(biāo)參數(shù)矩陣,附u附12附13 /n14 、附21 W22附23附24 、附31附32附33附34乂(1)可以采用《計(jì)算機(jī)視覺--計(jì)算理論與算法基礎(chǔ)》(馬頌德，張正友，北京科學(xué)出版社，1998)中所述的方法對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行定標(biāo)。(2) 攝像機(jī)拍攝獲取被測(cè)對(duì)象的每個(gè)視角的序列圖像(假設(shè)有n個(gè)視 角，也即有n幅圖像image_l…image—oi…image—n),保存下來(lái)。(3) 提取上述各個(gè)視角的圖像中被測(cè)對(duì)象的輪廓邊緣?？梢圆捎?彩色圖像處理及其在影視業(yè)中的若干應(yīng)用研究"(黃建忠， 博士論文，華中理工大學(xué)，1997)中所述的方法進(jìn)行上述處理。(4) 求出上述所有圖像序列上輪廓點(diǎn)的圖像坐標(biāo)以及輪廓點(diǎn)RGB顏 色值，保存下來(lái)。(5) 針對(duì)某一個(gè)視角oi， oi=l n，找出對(duì)應(yīng)于該視角的被測(cè)對(duì)象的輪 廓圖像image—oi。在某一個(gè)圖像高度(假設(shè)為高度v)，找出位于該高度上 所有的圖像邊緣點(diǎn)Sq， q=l，2,...r (假設(shè)v高度有q個(gè)圖像輪廓邊緣點(diǎn))。根 據(jù)公式(2)，求出r條切線Tq ， (q=l，2,...r)以及Tq與被測(cè)對(duì)象外包圍盒 的所有交點(diǎn)，保存下來(lái)。<formula>formula see original document page 10</formula> (2)式中，附12 — 附32 ， 附13 一 , k = ^14 — M^34 ,=附22 — VW32 ，k5 = _ VW33 ， =附24 _ V^34 ; V^31 _附21 。li = WW33 _附13 ，L^^附u —W/M3| ， 13=附14 —WW34 ，14 二 vw33 一 w23 ， l5 =附21 _ vw31 ，^ 二附24 — vw34 ;附22 _ vm32 o 其中，(&，^，^)為空間的第g個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)；("s,v》為第g個(gè)點(diǎn)的在攝 像機(jī)中的圖像坐標(biāo)，^為定標(biāo)矩陣M的第/行_/列元素。(6) 對(duì)于第q條切線，把該切線與物體外包圍盒的交點(diǎn)Pqh ， h=l,2,...,d (假設(shè)該切線與物體包圍盒有d個(gè)交點(diǎn))，分別往其他視角(2、 3、 ...， n)進(jìn)行投影，投影的計(jì)算根據(jù)由定標(biāo)矩陣確定的投影公式(3)進(jìn)行。<formula>formula see original document page 11</formula>(3)公式(3)便是在某一個(gè)視角中，已知空間任意一個(gè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)，求 該空間點(diǎn)在攝像機(jī)中所成圖像的圖像像素坐標(biāo)的方程組。式中，(;^,，1;,,^ 為空間的第/個(gè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)；(",，v,)為第/個(gè)空間點(diǎn)在該視角中的圖像坐 標(biāo)，^為定標(biāo)矩陣M的第/行y列元素。注意在不同的視角中，如果攝像機(jī)相對(duì)世界坐標(biāo)系的的位置發(fā)生了 相對(duì)變化，那么在不同的視角會(huì)有不同的定標(biāo)矩陣M，這是在計(jì)算投影的 時(shí)候需要注意的。(7)排除非真實(shí)的切線交點(diǎn)。在投影時(shí)，只要和任意一個(gè)視角的圖像 不相交的切線交點(diǎn)都將會(huì)被排除。圖5為某一高度(v)的切割截面示意圖，圖中橢圓表示被測(cè)對(duì)象截面， 虛線圓為攝像機(jī)位置軌跡，虛線方框?yàn)楸粶y(cè)對(duì)象外置包圍盒的截面。Picl、 Pic2、 Picl為攝像機(jī)分別位于1、 2、 3位置時(shí)同一個(gè)被測(cè)對(duì)象在攝像機(jī)中形 成的三個(gè)圖像。線段[pll ，pl2]為三角區(qū)域ZTllolT12在picl中的成像，也是物 體和以三角區(qū)域ZTllolT12構(gòu)成的平面相交部分在picl中的成像。 點(diǎn)pll 和pl2為物體圖像邊緣點(diǎn)。根據(jù)成像原理，射線pllTll發(fā) 自pll ，經(jīng)過(guò)光心ol后和物體相切，假設(shè)切點(diǎn)為oll ;射線和物體 外置包圍盒的交點(diǎn)分別為slll和s112 。同理，射線pl2T12發(fā)自 p12 ，經(jīng)過(guò)光心ol后和物體相切，假設(shè)切點(diǎn)為o12 ;射線和物體外 置包圍盒的交點(diǎn)分別為s121和s122 。線段[P ，P ]為三角區(qū)域ZTVo2T22在pic2中的成像，也是物體和以三角區(qū)域ZTVo2T 構(gòu)成的平面相交部分在pic2中的成像。點(diǎn)p21和p22為物體圖像邊緣點(diǎn)。根據(jù)成像原理，射線P2'TV發(fā)自p ，經(jīng)過(guò)光心02后和物 體相切，假設(shè)切點(diǎn)為021 ;射線和物體外置包圍盒的交點(diǎn)分別為S2"和S212 。 同理，射線P2葉22發(fā)自p ，經(jīng)過(guò)光心02后和物體相切，假設(shè)切點(diǎn)為022 ;射線和物體外置包圍盒的交點(diǎn)分別為s221和s222 。線段[P31 , p ]為三角區(qū)域ZTVo3T32在pic3中的成像，也是物體和以 三角區(qū)域zTVo3T,構(gòu)成的平面相交部分在pic3中的成像。點(diǎn)p31和化2為物體圖像邊緣點(diǎn)。根據(jù)成像原理，射線p T31發(fā)自P31 ，經(jīng)過(guò)光心03后和 物體相切，假設(shè)切點(diǎn)為0 ;射線和物體外置包圍盒的交點(diǎn)分別為S311和 S312 。同理，射線p/T32發(fā)自仍2 ，經(jīng)過(guò)光心03后和物體相切，假設(shè)切點(diǎn)為032 ;射線和物體外置包圍盒的交點(diǎn)分別為s,和s,。假設(shè)射線P。T,1和p T21的交點(diǎn)為ij ; p。T,1和P3"T31的交點(diǎn)為b1 ;p/TV和？32丁32的交點(diǎn)為b2 ;p T!2和p T21的交點(diǎn)為ij ;p,2T 和p T22的交點(diǎn)為i2卩；p卩T卩和p T31的交點(diǎn)為iV ;P2T卩和P32丁32的 交點(diǎn)為i3卩；pd1鄰p lV的交點(diǎn)為ia1 ;p22T22和p T31的交點(diǎn)為ij ; p22T22和p32T32的交點(diǎn)為i322 。在視角1，根據(jù)公式(2)，我們可以計(jì)算出射線p,'TV和物體外包圍 盒的相交點(diǎn)的集合，以及射線Pl2Tt2和物體外包圍盒的相交點(diǎn)的集合，即 線段[s,，s,]和線段[Sl21，Sl22]。根據(jù)公式(3)，我們把線段[sr,s^]和線 段[Sl21 ，s產(chǎn)]上的點(diǎn)往pic2和pic3上進(jìn)行投影，可以注意到這樣的事實(shí)① 凡是同時(shí)位于ZT。olT,2和ZTVo2丁22區(qū)域中的點(diǎn)一—比如a點(diǎn)(a 點(diǎn)位于射線p/T,1上)和b點(diǎn)(b點(diǎn)位于射線p,212上)，它們?cè)趐ic2中的 投影都p2，——它們?cè)趐ic2中的投影都必定落在線段[p21, p ]中。② 凡是僅是位于ZT,olT,2區(qū)域中，但是不在ZTVo2T22區(qū)域里的 點(diǎn)一—比如c(c點(diǎn)位于射線p T/上)、d和e(d和e點(diǎn)位于射線p卩T!2上)， 它們?cè)趐ic2中投影分別為p2e、 p^和p2e 都落在線段[P21 ， p力之外。③ 雖然a點(diǎn)和b點(diǎn)同時(shí)位于ZTVolT卩和ZlVo2T22區(qū)域中，但是由 于它們并不位于ZTVo3T32區(qū)域中，因此它們?cè)趐ic3中的投影p/、 p3b也 落在線段[仍1，"2]之外。④ 我們從上述事實(shí)中可以進(jìn)一步推斷，只有同時(shí)位于ZTVolT卩、 ZTVo2T22和ZT o3T32上的點(diǎn)，往picl、 pic2和pic3分別投影時(shí)才會(huì)同時(shí) 的分別落在線段[p人p。、線段[pAp ]和線段[p ，p^中。物體的切點(diǎn)就是 這樣的點(diǎn)。⑤當(dāng)不斷增加視角的數(shù)量時(shí)，滿足上述條件的點(diǎn)也就只能是物體的各 個(gè)切點(diǎn)。非被測(cè)對(duì)象的點(diǎn)在往各個(gè)視角投影時(shí)，會(huì)存在至少一個(gè)視角，非 被測(cè)對(duì)象點(diǎn)在其上的投影會(huì)落在被測(cè)對(duì)象在該視角的成像區(qū)域以外。從上述說(shuō)明可知，可以通過(guò)把某個(gè)視角被測(cè)對(duì)象切射線上的點(diǎn)投影到 其他視角圖像上，看切線點(diǎn)與其他視角上的被測(cè)對(duì)象的圖像是否相交，然 后根據(jù)投影結(jié)果來(lái)進(jìn)行是否是被測(cè)對(duì)象的切點(diǎn)的判斷。只要位于一個(gè)視角 被測(cè)對(duì)象的成像區(qū)域以外的切線點(diǎn)都不是切點(diǎn)，予以排除，剩余的切線點(diǎn) 保留下來(lái)繼續(xù)往其他的視角進(jìn)行投影。當(dāng)所有的視角都投影完畢以后，保 留下來(lái)的切線點(diǎn)就必然是切點(diǎn)。需要注意的是， 一條切線上的切點(diǎn)數(shù)量可能不只一個(gè)。在被測(cè)對(duì)象為 平面的區(qū)域， 一條和被測(cè)對(duì)象相切的切線的切點(diǎn)就可能有多個(gè)。這樣，到最后只有和被測(cè)對(duì)象在所有視角的圖像都相交的交點(diǎn)才保留 下來(lái)，該交點(diǎn)或者交點(diǎn)集合就是切點(diǎn)(切點(diǎn)集)，把該切點(diǎn)(切點(diǎn)集)涂上與切線Tq相應(yīng)的圖像輪廓邊緣點(diǎn)的顏色。(8) 重復(fù)步驟(6)和(7)，處理完r條切線。(9) 重復(fù)步驟(5)到(8)，把視角oi的所有高度上的邊緣點(diǎn)進(jìn)行相 同的處理。(10) 重復(fù)步驟(5)到(9)，把其他視角(2、 3、…，n)的輪廓圖 像都進(jìn)行相同的處理。(11)把所有的保存下來(lái)的切點(diǎn)進(jìn)行疊加，就獲得了被測(cè)對(duì)象的三維 模型的點(diǎn)云。本發(fā)明方法可以達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)掃描范圍2xl.5x2.4m (長(zhǎng)x寬x高)， 典型掃描時(shí)間10-40秒(速度依據(jù)情況可調(diào))， 掃描精度4mm (單攝像機(jī))；lmm (4攝像機(jī))。 本發(fā)明是在已知被測(cè)對(duì)象的輪廓圖像的前提下進(jìn)行三維模型重建。對(duì) 于攝像機(jī)定標(biāo)，圖像輪廓邊緣提取均可以應(yīng)用已有的技術(shù)。
權(quán)利要求
1. 一種獲取凸輪廓物體形狀的方法，其步驟包括(1)對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行定標(biāo)，得到該攝像機(jī)的定標(biāo)參數(shù)矩陣
全文摘要
本發(fā)明公開了一種獲取凸輪廓物體形狀的方法，它是采用攝像機(jī)連續(xù)拍攝被測(cè)物體，獲得一系列的物體圖像。將物體圖像與背景分割以后，則可以獲得物體在每一個(gè)攝像機(jī)視角的輪廓圖像。在每個(gè)外輪廓圖像的每個(gè)高度都有若干個(gè)物體邊緣點(diǎn)，這些邊緣點(diǎn)和攝像機(jī)中心則構(gòu)成一個(gè)剖平面。剖平面和被測(cè)物體相交則可以得到物體的一個(gè)截面。經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后可以得到物體在該截面上的輪廓，稱為物體在該截面的殘余圖。當(dāng)物體所有的截面的輪廓都獲得以后，把這些物體輪廓在高度方向上進(jìn)行空間疊加，就可以得到物體完整的三維模型。本發(fā)明可同時(shí)獲得多個(gè)掃描點(diǎn)，掃描速度快；使用安全可靠；掃描范圍廣，既可以應(yīng)用于尺寸小的場(chǎng)合，也可以掃描尺寸比較大的對(duì)象。
文檔編號(hào)G06T7/00GK101271590SQ20081004718
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
發(fā)明者李德華, 李清光, 石碧瑩, 董莉萍, 亮 趙, 岑 高 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)