一種基於紅外線掃描的室內三維重建方法與流程

2023-10-08 12:27:09 2

本發明屬於智能家居技術領域，特別涉及一種基於紅外線掃描的室內三維重建方法。

背景技術：

三維重建是指對三維物體建立適合計算機表示和處理的數學模型,是在計算機環境下對其進行處理、操作和分析其性質的基礎,也是在計算機中建立表達客觀世界的虛擬實境的關鍵技術。而紅外線是不可見光，是電磁波的一種形式，可以用來進行距離的測量，隨著微電子學的日益發展，紅外測距的距離和精度不斷改進和提高。

現有技術中，民用級別室內3D重建技術，包括使用雷射掃描儀，和深度攝像設備拍攝的圖像進行視覺處理形成3D重建的圖像，基本的使用方法都是需要對室內物體和場景，進行多角度和大量的圖片拍攝，然後經過複雜的坐標轉換、圖片配準、位移/噪聲優化，才能生成一定精度的3D重建室內圖片。

技術實現要素：

本發明提供了一種基於紅外線掃描的室內三維重建方法，用以解決現有技術實現較為複雜的問題。

一種基於紅外線掃描的室內三維重建方法，採用的重建裝置包括：

紅外發射模塊，用於發射多束經過光感技術編碼的近紅外光束；

紅外監測/捕捉模塊，用於捕捉近紅外在物體折射面形成的編碼圖像數據；

處理晶片，用於解密捕捉模塊傳來的編碼圖像數據，形成三維重建圖像，其特徵在於，

紅外發射模塊發射多束近紅外光線，紅外監測/捕捉模塊接收所述從室內物體反射回的，經過編碼的載波近紅外光束，交由處理晶片解密編碼數據形成室內場景的深度圖，經過多張深度圖配準和優化，形成室內三維重建的圖像。

進一步的，紅外發射模塊是近紅外發射器，用以發射38K載波近紅外線，發射覆蓋角度大於150度，

紅外監測/捕捉模塊是包含標準CMOS光感器的紅外圖像捕捉器，

進一步包括以下步驟：

步驟a，近紅外發射器發射出攜帶處理晶片制定的編碼規則的光感數據的近紅外光束，在物體表面進行反射；

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，使用標準CMOS模塊光感晶片進行捕捉和成像；

步驟c，紅外圖像捕捉器將編碼圖像數據傳輸給處理晶片；

步驟d，處理晶片將編碼圖像數據，經過計算和建模生成的室內3D重建圖像。

所述處理晶片使用光感編碼技術，對收到的編碼圖像數據進行編碼解密，經過計算和模型重建形成單張的室內深度圖，通過對超過5張不同時間(生成時間段均在2個小時範圍內)的深度圖進行批准和校對，生成最終的室內三維掃描重建圖像。

本發明從紅外線發射器發射出有規律的，經過自主編碼的多束近紅外線，近紅外線束碰到障礙物進行折射並返回，主設備上的紅外捕捉儀/光感監測器(含標準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則編碼圖形，將這些編碼圖像數據傳輸給主設備上的處理晶片，處理晶片通過對近紅外光束的編碼圖形數據解密並形成一幅該場景的深度圖片，經過多張深度圖片的配準和校對後，形成該場內的室內深度圖片。本發明的設備包括：紅外掃描設備主機，內含近紅外發射器、光感監測器、紅外光束解碼晶片等主要部件。

附圖說明

圖1本發明的硬體組成圖；

圖2是本發明的紅外發射、捕捉、生成深度圖的示意圖；

圖3是本發明實施例中通過對5張深度圖進行配準校對生成最終的3D重建圖像。

具體實施方式

如圖1，是本發明通過紅外掃描進行室內3D重建方法的設備硬體組成示意圖。其中①是近紅外發射器，②是包含標準CMOS光感器的紅外圖像捕捉器，③是處理晶片。

近紅外發射器可以發射38K載波近紅外線。紅外圖像捕捉器用來獲取近紅外發射器發出並在物體表面進行折射形成的不規則圖像數據，並負責將編碼圖像數據傳給處理晶片。處理晶片負責接收編碼圖像數據生成深度圖片和最終的3D重建室內圖像。

如圖2是本發明進行紅外發射、圖像捕獲、生成室內3D重建圖像的工作流程圖，其中，

步驟a是近紅外發射器發射出攜帶處理晶片制定的編碼規則的光感數據的近紅外光束，在物體表面進行反射；

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，使用標準CMOS模塊光感晶片進行捕捉和成像；

步驟c是紅外圖像捕捉器將編碼圖像數據傳輸給處理晶片；

步驟d是處理晶片將編碼圖像數據，經過計算和建模生成的室內3D重建圖像。

如圖3，是上述步驟d中，通過使用SLAM系統中的建圖以及對圖像位移/噪聲優化方法，對5張深度圖進行配準校對，生成最終的3D重建圖像。