本發(fā)明屬于智能家居技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于紅外線掃描的室內(nèi)三維重建方法。

背景技術(shù)：

三維重建是指對(duì)三維物體建立適合計(jì)算機(jī)表示和處理的數(shù)學(xué)模型,是在計(jì)算機(jī)環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行處理、操作和分析其性質(zhì)的基礎(chǔ),也是在計(jì)算機(jī)中建立表達(dá)客觀世界的虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)。而紅外線是不可見(jiàn)光，是電磁波的一種形式，可以用來(lái)進(jìn)行距離的測(cè)量，隨著微電子學(xué)的日益發(fā)展，紅外測(cè)距的距離和精度不斷改進(jìn)和提高。

現(xiàn)有技術(shù)中，民用級(jí)別室內(nèi)3D重建技術(shù)，包括使用激光掃描儀，和深度攝像設(shè)備拍攝的圖像進(jìn)行視覺(jué)處理形成3D重建的圖像，基本的使用方法都是需要對(duì)室內(nèi)物體和場(chǎng)景，進(jìn)行多角度和大量的圖片拍攝，然后經(jīng)過(guò)復(fù)雜的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、圖片配準(zhǔn)、位移/噪聲優(yōu)化，才能生成一定精度的3D重建室內(nèi)圖片。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種基于紅外線掃描的室內(nèi)三維重建方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的問(wèn)題。

一種基于紅外線掃描的室內(nèi)三維重建方法，采用的重建裝置包括：

紅外發(fā)射模塊，用于發(fā)射多束經(jīng)過(guò)光感技術(shù)編碼的近紅外光束；

紅外監(jiān)測(cè)/捕捉模塊，用于捕捉近紅外在物體折射面形成的編碼圖像數(shù)據(jù)；

處理芯片，用于解密捕捉模塊傳來(lái)的編碼圖像數(shù)據(jù)，形成三維重建圖像，其特征在于，

紅外發(fā)射模塊發(fā)射多束近紅外光線，紅外監(jiān)測(cè)/捕捉模塊接收所述從室內(nèi)物體反射回的，經(jīng)過(guò)編碼的載波近紅外光束，交由處理芯片解密編碼數(shù)據(jù)形成室內(nèi)場(chǎng)景的深度圖，經(jīng)過(guò)多張深度圖配準(zhǔn)和優(yōu)化，形成室內(nèi)三維重建的圖像。

進(jìn)一步的，紅外發(fā)射模塊是近紅外發(fā)射器，用以發(fā)射38K載波近紅外線，發(fā)射覆蓋角度大于150度，

紅外監(jiān)測(cè)/捕捉模塊是包含標(biāo)準(zhǔn)CMOS光感器的紅外圖像捕捉器，

進(jìn)一步包括以下步驟：

步驟a，近紅外發(fā)射器發(fā)射出攜帶處理芯片制定的編碼規(guī)則的光感數(shù)據(jù)的近紅外光束，在物體表面進(jìn)行反射；

步驟b，紅外圖像捕捉器將步驟a中的紅外光束以及在物體表面的反射，使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS模塊光感芯片進(jìn)行捕捉和成像；

步驟c，紅外圖像捕捉器將編碼圖像數(shù)據(jù)傳輸給處理芯片；

步驟d，處理芯片將編碼圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算和建模生成的室內(nèi)3D重建圖像。

所述處理芯片使用光感編碼技術(shù)，對(duì)收到的編碼圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼解密，經(jīng)過(guò)計(jì)算和模型重建形成單張的室內(nèi)深度圖，通過(guò)對(duì)超過(guò)5張不同時(shí)間(生成時(shí)間段均在2個(gè)小時(shí)范圍內(nèi))的深度圖進(jìn)行批準(zhǔn)和校對(duì)，生成最終的室內(nèi)三維掃描重建圖像。

本發(fā)明從紅外線發(fā)射器發(fā)射出有規(guī)律的，經(jīng)過(guò)自主編碼的多束近紅外線，近紅外線束碰到障礙物進(jìn)行折射并返回，主設(shè)備上的紅外捕捉儀/光感監(jiān)測(cè)器(含標(biāo)準(zhǔn)CMOS傳感器)捕獲從障礙物返回的近紅外線束及折射面的不規(guī)則編碼圖形，將這些編碼圖像數(shù)據(jù)傳輸給主設(shè)備上的處理芯片，處理芯片通過(guò)對(duì)近紅外光束的編碼圖形數(shù)據(jù)解密并形成一幅該場(chǎng)景的深度圖片，經(jīng)過(guò)多張深度圖片的配準(zhǔn)和校對(duì)后，形成該場(chǎng)內(nèi)的室內(nèi)深度圖片。本發(fā)明的設(shè)備包括：紅外掃描設(shè)備主機(jī)，內(nèi)含近紅外發(fā)射器、光感監(jiān)測(cè)器、紅外光束解碼芯片等主要部件。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明的硬件組成圖；

圖2是本發(fā)明的紅外發(fā)射、捕捉、生成深度圖的示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中通過(guò)對(duì)5張深度圖進(jìn)行配準(zhǔn)校對(duì)生成最終的3D重建圖像。

具體實(shí)施方式

如圖1，是本發(fā)明通過(guò)紅外掃描進(jìn)行室內(nèi)3D重建方法的設(shè)備硬件組成示意圖。其中①是近紅外發(fā)射器，②是包含標(biāo)準(zhǔn)CMOS光感器的紅外圖像捕捉器，③是處理芯片。

近紅外發(fā)射器可以發(fā)射38K載波近紅外線。紅外圖像捕捉器用來(lái)獲取近紅外發(fā)射器發(fā)出并在物體表面進(jìn)行折射形成的不規(guī)則圖像數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)將編碼圖像數(shù)據(jù)傳給處理芯片。處理芯片負(fù)責(zé)接收編碼圖像數(shù)據(jù)生成深度圖片和最終的3D重建室內(nèi)圖像。

如圖2是本發(fā)明進(jìn)行紅外發(fā)射、圖像捕獲、生成室內(nèi)3D重建圖像的工作流程圖，其中，

步驟a是近紅外發(fā)射器發(fā)射出攜帶處理芯片制定的編碼規(guī)則的光感數(shù)據(jù)的近紅外光束，在物體表面進(jìn)行反射；

步驟b是紅外圖像捕捉器將步驟a中的紅外光束以及在物體表面的反射，使用標(biāo)準(zhǔn)CMOS模塊光感芯片進(jìn)行捕捉和成像；

步驟c是紅外圖像捕捉器將編碼圖像數(shù)據(jù)傳輸給處理芯片；

步驟d是處理芯片將編碼圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算和建模生成的室內(nèi)3D重建圖像。

如圖3，是上述步驟d中，通過(guò)使用SLAM系統(tǒng)中的建圖以及對(duì)圖像位移/噪聲優(yōu)化方法，對(duì)5張深度圖進(jìn)行配準(zhǔn)校對(duì)，生成最終的3D重建圖像。