南京理工大学柏连发获国家专利权
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龙图腾网获悉南京理工大学申请的专利一种眩光影响下物体误差建模及精确三维重建方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120387964B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510891411.2,技术领域涉及:G06T5/92;该发明授权一种眩光影响下物体误差建模及精确三维重建方法是由柏连发;高嘉璐;于浩天;郑东亮;韩静设计研发完成,并于2025-06-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种眩光影响下物体误差建模及精确三维重建方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种眩光影响下物体误差建模及精确三维重建方法,包括:通过构建在眩光影响下条纹投影轮廓术进行三维重建时的误差模型,得出金属物体在非高亮区域的重建点云处出现和投影条纹周期一致的周期状误差是眩光造成;引入二维函数眩光传递函数,量化表示整个成像过程中因眩光产生的额外亮度;通过该函数与原始条纹高亮区域实际亮度的卷积来模拟眩光对整张图像的影响;针对眩光的特点提出一种根据需求选择搭建交叉偏振光路或单帧加窗傅里叶的方法来解决眩光造成的相位误差的方法。在不同高反射率场景下验证了分析结果和测量精度,有效验证了所建立眩光模型的准确性并解决了眩光造成的重建物体点云的条纹状误差。
本发明授权一种眩光影响下物体误差建模及精确三维重建方法在权利要求书中公布了:1.一种眩光影响下物体误差建模及精确三维重建方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1:通过投影仪将一组相移的正弦条纹图案投影到金属物体上;通过FPP算法分析相机拍摄到的条纹的相位变化,重建物体的3D形状和表面信息; 步骤2:引入眩光传递函数GSF,将眩光对整张图像的影响量化地表示为GSF与图像无眩光时理想值的卷积,并将影响整个图像的散射面纱眩光GSF用高斯函数进行近似; 像素受到的眩光强度取决于透镜的质量及其到眩光点像素的距离,描述强度的二维函数被称为透镜的眩光扩散函数GSF;在图像中,眩光通过使用传统相机中GSF的空间不变卷积来近似: ; 其中表示投射到坐标像素上的入射辐射,表示GSF;GSF通过散射和反射的效应来模拟;使用透镜的光学参数来描述GSF的特性;用表示像素到眩光点的距离,即,表示眩光点坐标;GSF表示为 ; 其中,是狄拉克函数;第一项是由调制的瞬时眩光点;第二项是眩光从中心点向外扩散的模型,其中是缩放强度,是影响衰减率,是根据距离调整非线性响应; 在透镜中,GSF用高斯函数表示: ; 为控制散射眩光扩散程度的参数;由公式可知,眩光扩散程度随距离的增加而衰减; 是一个常数,把它用C表示;对于图像眩光可得到 ; 其中,是高亮区域的实际亮度; 步骤3:通过卷积公式表示出眩光在一个相移周期内对图像中固定像素点的强度影响,建立误差模型,推导物体在非高亮区域的相位和重建点云出现条纹状误差源于N步相移图像中眩光导致的呈正弦函数形式的额外强度与条纹图原始强度的叠加; 步骤4:采用交叉偏振法或者单帧加窗傅里叶变换的方法实现三维点云重建; 其中,交叉偏振法具体为:在投影仪和相机前分别放置一个线性偏振片,调整两个线性偏振片至视野最暗使两个线性偏振片的偏振方向正交,再投射一组相移正弦条纹,通过FPP的计算,实现三维点云重建; 单帧加窗傅里叶变换的方法具体为:通过投影仪将一张高频正弦条纹图案投射到物体上,并通过相机进行捕获;根据眩光与条纹信息在频域图像中表现的成分不同,通过加窗傅里叶法解决眩光影响,实现三维点云重建。
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