基于高度预测的三维重建方法、装置、设备及介质与流程

本技术涉及光学三维测量，提供一种基于高度预测的三维重建方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、结构光的三维重建方法主要分为时间和空间，时间域的方式具有精度高的特点，现已在实际的工业测量领域广泛应用。现有的时间解包裹的方法需要投影的图案较多，导致测量时间较久，适合静态或准静态的测试环境，不利于某些工业领域的快速检测需求。常见的相位解包裹分为格雷码辅助相移条纹、多频法、多频外差法，然而在这些方法中，除了投影高频条纹外，还需要投影多组其它条纹，也会导致测量效率较低，进而导致后续的三维重建效率较低。

2、对于一些场景，比如3d的自动光学检测设备中，电路板上往往存在高反区域，容易出现互反射现象，若使用低频条纹投影，重建后的三维数据会影响元件的真实高度的判别，导致三维重建的准确性不高。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于高度预测的三维重建方法、装置、设备及介质，用于解决如何三维重建效率低和准确性不够的问题。

2、第一方面，提供一种基于高度预测的三维重建方法，包括：

3、通过测量系统获取待测物体的初始三维数据；所述测量系统包括相机和多个光机，所述多个光机包括一个主光机以及至少一个副光机；所述初始三维数据包括所述待测物体上各个位置点的第一高度；

4、根据所述待测物体的尺寸，对所述初始三维数据进行配准，获得标准三维数据；所述标准三维数据包括所述待测物体上各个位置点的第二高度；

5、根据每个位置点的第一高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度；所述第一映射表是指在每个副光机投影的高频条纹下建立的多个相位与多个高度之间的映射关系；

6、根据每个位置点的第二高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第二预测高度；

7、根据每个位置点的第一高度和第二高度，确定每个位置点在所述主光机投影下的预测高度；

8、根据每个位置在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度和第二预测高度，确定每个位置点在每个副光机投影下的预测高度；

9、对每个位置点在所述主光机投影下的预测高度及每个位置点在所述至少一个副光机投影下的预测高度求平均，获得每个位置点的最终预测高度；

10、根据每个位置点的最终预测高度，获得所述待测物体的最终三维数据。

11、可选的，所述根据每个位置点的第一高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度，包括：

12、若每个副光机仅投影高频条纹，则根据每个位置点的第一高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度；

13、所述根据每个位置点的第二高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第二预测高度，包括：

14、根据每个位置点的第二高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第二预测高度。

15、可选的，所述根据每个位置点的第一高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度，包括：

16、若每个副光机同时投影高频条纹和次高频条纹，则根据每个位置点的第一高度和每个副光机的第二映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的次高频条纹下的第一中间预测高度；所述第二映射表是指在每个副光机投影的次高频条纹下建立的多个相位与多个高度之间的映射关系；

17、根据所述第一中间预测高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度；

18、所述根据每个位置点的第二高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第二预测高度，包括：

19、根据每个位置点的第二高度和每个副光机的第二映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的次高频条纹下的第二中间预测高度；

20、根据所述第二中间预测高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第二预测高度。

21、可选的，所述根据每个位置点的第一高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度，包括：

22、根据每个副光机的第一映射表，将每个位置点的第一高度对应的相位确定为每个位置点的预测展开相位；

23、根据每个副光机投影的高频条纹，获得每个位置点在所述高频条纹下的包裹相位；

24、根据所述预测展开相位和所述包裹相位，计算所述高频条纹的条纹级次；

25、根据所述包裹相位和所述条纹级次，计算每个位置点在所述高频条纹下的真实展开相位；

26、根据每个副光机的第一映射表，将所述真实展开相位对应的高度确定为每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度。

27、可选的，所述根据每个位置点的第一高度和第二高度，确定每个位置点在所述主光机投影下的预测高度，包括：

28、将每个位置点的第一高度和第二高度之间的均值，确定为每个位置点在所述主光机投影下的预测高度；

29、所述根据每个位置在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度和第二预测高度，确定每个位置点在每个副光机投影下的预测高度，包括：

30、将每个位置在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度和第二预测高度之间的均值，确定为每个位置点在每个副光机投影下的预测高度。

31、可选的，所述根据每个位置点的第一高度和第二高度，确定每个位置点在所述主光机投影下的预测高度，包括：

32、将每个位置点的第一高度或第二高度，确定为每个位置点在所述主光机投影下的预测高度；

33、所述根据每个位置在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度和第二预测高度，确定每个位置点在每个副光机投影下的预测高度，包括：

34、将每个位置在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度或第二预测高度，确定为每个位置点在每个副光机投影下的预测高度。

35、可选的，所述将每个位置点的第一高度或第二高度，确定为每个位置点在所述主光机投影下的预测高度，包括：

36、若任一位置点的调制度大于或等于预设阈值，则将所述任一位置点的第一高度，确定为所述任一位置点在所述主光机投影下的预测高度；

37、若所述任一位置点的调制度小于所述预设阈值，则将所述任一位置点的第二高度，确定为所述任一位置点在所述主光机投影下的预测高度；

38、所述将每个位置在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度或第二预测高度，确定为每个位置点在每个副光机投影下的预测高度，包括：

39、若任一位置点的调制度大于或等于预设阈值，则计算所述任一位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度和所述任一位置点的第一高度之间的第一差值、所述任一位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第二预测高度和所述任一位置点的第二高度之间的第二差值；

40、若所述第二差值大于或等于所述第一差值，则将所述任一位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度，确定为所述任一位置点在每个副光机投影下的预测高度；

41、若所述第二差值小于所述第一差值，或者所述任一位置点的调制度小于所述预设阈值，则将所述任一位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第二预测高度，确定为所述任一位置点在每个副光机投影下的预测高度。

42、第二方面，提供一种基于高度预测的三维重建装置，包括：

43、获取模块，用于通过测量系统获取待测物体的初始三维数据；所述测量系统包括相机和多个光机，所述多个光机包括一个主光机以及至少一个副光机；所述初始三维数据包括所述待测物体上各个位置点的第一高度；

44、配准模块，用于根据所述待测物体的尺寸，对所述初始三维数据进行配准，获得标准三维数据；所述标准三维数据包括所述待测物体上各个位置点的第二高度；

45、映射模块，用于根据每个位置点的第一高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度；所述第一映射表是指在每个副光机投影的高频条纹下建立的多个相位与多个高度之间的映射关系；

46、所述映射模块，还用于根据每个位置点的第二高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第二预测高度；

47、确定模块，用于根据每个位置点的第一高度和第二高度，确定每个位置点在所述主光机投影下的预测高度；

48、所述确定模块，还用于根据每个位置在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度和第二预测高度，确定每个位置点在每个副光机投影下的预测高度；

49、获得模块，用于对每个位置点在所述主光机投影下的预测高度及每个位置点在所述至少一个副光机投影下的预测高度求平均，获得每个位置点的最终预测高度；

50、所述获得模块，还用于根据每个位置点的最终预测高度，获得所述待测物体的最终三维数据。

51、第三方面，本技术提供了一种计算机设备，该计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序，实现第一方面中所述的基于高度预测的三维重建方法。

52、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，处理器执行所述计算机程序，实现第一方面中所述的基于高度预测的三维重建方法。

53、与现有技术相比，本技术的有益效果如下：

54、本技术提供一种基于高度预测的三维重建方法，包括：通过测量系统获取待测物体的初始三维数据；测量系统包括相机和多个光机，多个光机包括一个主光机以及至少一个副光机；初始三维数据包括待测物体上各个位置点的第一高度；根据待测物体的尺寸，对初始三维数据进行配准，获得标准三维数据；标准三维数据包括待测物体上各个位置点的第二高度；根据每个位置点的第一高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度；第一映射表是指在每个副光机投影的高频条纹下建立的多个相位与多个高度之间的映射关系；根据每个位置点的第二高度和每个副光机的第一映射表，获得每个位置点在每个副光机投影的高频条纹下的第二预测高度；根据每个位置点的第一高度和第二高度，确定每个位置点在主光机投影下的预测高度；根据每个位置在每个副光机投影的高频条纹下的第一预测高度和第二预测高度，确定每个位置点在每个副光机投影下的预测高度；对每个位置点在主光机投影下的预测高度及每个位置点在至少一个副光机投影下的预测高度求平均，获得每个位置点的最终预测高度；根据每个位置点的最终预测高度，获得待测物体的最终三维数据。

55、在本技术中，每个副光机仅采用高频条纹投影，相较于现有技术中需要投影高频、次高频等多组条纹，减少了投影图片数，缩短了投影采集时间，从而提高了三维重建的效率。且由于副光机只采用高频条纹投影，相较于现有技术中仅采用低频条纹投影，极大地减小了由于复杂测量对象表面间的互反射效应导致的误差，提高了初始三维数据的测量精度，从而提高后续三维重建的准确性。