1.一种以物为中心的单目全景立体视觉传感器，其特征在于：包括用于拍摄被重构物体的视觉检测箱，用于对被重构物体进行图像处理、三维重构和重构结果输出的微处理器；

所述的微处理器包括：

图像读取模块，用于从所述的摄像机读取包含有从摄像机直接拍摄的被重构物体图像和从椭球镜面反射的被重构物体图像；传感器标定模块，用于对摄像机的标定、镜头的畸变矫正以及透视投影变换，将标定摄像机的内部参数以及透视投影变换的参数存储到知识库中；图像处理模块，用于从一幅图像中分割出直接拍摄的被重构物体图像和从椭球镜面反射的被重构物体图像，这里采用了全局Ostu算法来进行图像分割，然后根据知识库中保存的传感器的标定结果对从椭球镜面反射的被重构物体图像进行透视投影转换处理，得到水平投影面的俯视图以及主视图、左视图、右视图和后视图四种基本视图；三维重构模块，用于依据基本视图之间的“长对正、高平齐、宽相等”的对应关系重构出被重构物体的真实外形，得到被重构物体外形表面任何点的坐标值；结果输出模块，用于根据三维重构模块中所得到的重构数据将三维重构后的被重构物体用三维的方式输出。

2.如权利要求1所述的以物为中心的单目全景立体视觉传感器，其特征在于：所述的视觉检测箱包括：用于从不同视角反射被重构物体外形的椭球镜面，用于固定摄像机和LED光源以及与所述的椭球镜面构成封闭的检测空间的上盖，用于支撑被重构物体的支撑杆，用于拍摄被重构物体外形的摄像机和用于为视觉检测箱提供照明的LED光源；所述的上盖的上部中心处嵌入有所述的摄像机，所述的上盖的上部中心附近处嵌入有所述的LED光源，所述的LED光源倾斜2°角度对准所述的椭球镜面的焦点F1，所述的上盖与所述的椭球镜面结合处有一个子口以保证这两者之间的尺寸配合，同时也保证了所述的摄像机的针孔处于椭球镜面的另一个共轭焦点F2，所述的支撑杆支撑着被重构物体使得被重构物体的中心基本上处于所述的椭球镜面的焦点F1；

所述的椭球镜面，其内部的形状为椭球，用塑料模具压制而成，对其内表面进行镀膜加工；所述的椭球镜面的沿椭球的长轴方向上开有一个孔，孔的直径大小略大于重构物体外形的最大外径尺寸Dmax，与孔相配合的有所述的支撑杆，所述的支撑杆能在孔中沿椭球的长轴方向上进行上下移动；椭球的短轴b的长度满足以下关系；

b≥4Dmax （2）

式中，b为椭球镜面的短轴，Dmax为被重构的物体的最大外径尺寸；

所述的摄像机的镜头选择采用微焦距，使得被重构的物体成像最清晰同时满足以下关系；

Dm＝(2.5~2.8)Dd （3）

式中，Dm为在成像平面上通过椭球镜面折反射成像的图像部分的直径，Dd为在成像平面上所述的摄像机直接获取的图像部分的直径，如附图4所示；

根据上述公式（3）基本上确定了椭球镜面的焦距c，利用公式（4）可以求得椭球镜面的长轴和离心率；

式中，c为椭球镜面的焦距，a为椭球镜面的长轴，b为椭球镜面的短轴，φ为被重构的物体上某一点的光的投射角，σ为被重构的物体上某一点的光经椭球镜面的反射角；

所述的椭球镜面的深度值h略小于椭球镜面的长轴，即满足h≤a的关系；所述的椭球镜面与所述的上盖结合处开有雌子口。

3.如权利要求1或2所述的以物为中心的单目全景立体视觉传感器，其特征在于：所述的上盖的外形为中空圆柱形，中空的孔径与所述的椭球镜面的孔径一致，外径与所述的椭球镜面的外径一致，所述的上盖与所述的椭球镜面的结合处开有雄子口；所述的上盖的高度取决于当所述的上盖与所述的椭球镜面合在一起时所述的摄像机的镜头处于共轭焦点F2处，该共轭焦点F2就是以物为中心的单目全景立体视觉传感器的单视点，焦点F1就是被重构物体的中心点，也是坐标系的原点。

4.如权利要求1或2所述的以物为中心的单目全景立体视觉传感器，其特征在于：所述的传感器标定模块中，传感器的内部参数的标定包括摄像机镜头投影模型参数、镜头半径方向和切线方向畸变参数、摄像机的焦点距离和图像主点位置参数；通过摄像机的标定方法和相应的算法计算出所有标定变量(ζ,k1,k2,k3,k4,k5,fu,fv,u0,v0)，其中ζ是关联于单位投影平面的位置，k1,k2,k3,k4,k5是镜头畸变参数，fu,fv,u0,v0是镜头焦距和图像主点位置；关于摄像机的标定算法请参见机器视觉或者计算机视觉相关书籍中的摄像机标定章节；标定物采用类似于魔方的正六方体，标定时将标定物安置在椭球镜面的焦点处。

5.如权利要求1或2所述的以物为中心的单目全景立体视觉传感器，其特征在于：所述的图像处理模块中，在从图像获取模块中得到的图像中包含了被重构物体以及支撑杆，本发明中对支撑杆的颜色进行了特别规定，使得被重构物体能非常容易地从背景中完整的分割出来，这里首先对原始图像采用了全局Ostu算法来进行图像分割，得到只包含直接拍摄的被重构物体图像和从椭球镜面反射的被重构物体图像；接着，将直接拍摄的被重构物体图像和从椭球镜面反射的被重构物体图像进行分割，分别得到两张直接拍摄的被重构物体图像和从椭球镜面反射的被重构物体图像；然后根据知识库中保存的传感器的标定结果对从椭球镜面反射的被重构物体图像进行透视投影图像转换处理，得到主视图、左视图、右视图和后视图四种基本视图，根据知识库中保存的传感器的标定结果对直接拍摄的被重构物体图像进行变化处理，得到水平投影面的俯视图；

所述的透视投影图像转换处理，主要是为了对从椭球镜面反射的被重构物体图像通过透视投影图像转换处理得到主视图、左视图、右视图和后视图四种基本视图以及向视图；

透视投影图像转换处理算法原理如下：从焦点F1到透视投影坐标原点G引一条距离为D的直线F1-G，与这条F1-G相垂直的平面作为透视投影平面，因此透视投影平面是与F1-G连接线相垂直的平面，将G点作为原点的平面坐标系ｉ，ｊ，其中ｉ轴是与XY平面平行的横轴，ｊ轴是与ｉ轴和F1-G轴直角相交的纵轴，将从透视投影平面到单目全景立体视觉传感器的焦点F1的距离作为D，定义透视投影平面的横幅为W，纵幅为H，为了与俯视图的图像尺寸保持一致，透视投影平面的横幅W和纵幅H的确定要根据实体摄像机的标定结果，即每像素代表真实物理空间上多少毫米值，即mm/pixcl，使得透视展开得到的各基本视图与直接拍摄的被重构物体图像进行变化处理后俯视图具有相同的比例关系；由于ｉ轴是与XY平面平行，又是与Z轴垂直的，因此所得到的透视投影平面是以G点为坐标中心与XY平面上旋转一个角度，该角度就是F1-G连接线与Z轴的夹角，也就是投射角φ，对于主视图、左视图、右视图和后视图四种基本视图的ｉ轴的投射角φ=0；四种基本视图的ｊ轴的方位角β均相间隔90°；实际上主视图、左视图、右视图和后视图的坐标原点均是椭球镜面过焦点中心轴线在相隔90°切面的椭圆焦点直角三角形的点；

将F1-G作为变换中心轴，点G点作为变换中心点，用β（投射光线在XY平面上的投影线与X轴的夹角－方位角）、φ以及距离D来表示变换中心轴，β方位角在0°~360°范围内，β方位角用式（6）来表示：（6）

-1 -1

β=tan (Y/X)=tan (y/x)

透视投影平面到单目全景立体视觉传感器的焦点F1的距离D越长景物越小，距离D越短景物越大；为了与俯视图的图像尺寸保持一致，距离D的确定要根据实体摄像机的标定结果，使得基本视图之间保持“长对正、高平齐、宽相等”的对应关系；

通过透视投影平面的坐标点P(i,j)求空间三坐标中的P(x,y,z)，这样就能得到投影平面与空间三坐标的转换关系，转换关系式用公式（7）来表示：X=R*cosβ-i*sinβ （7）

Y=R*sinβ+i*cosβ

Z=D*cosφ-j*sinφ

R=D*sinφ+j*cosφ

式中：D为透视投影平面到单目全景立体视觉传感器的焦点F1的距离，β角是投射光线的方位角，φ角度是投射光线的投射角，i轴是与XY平面平行的横轴，j轴是与i轴和F1-G轴直角相交的纵轴。

6.如权利要求或所述的以物为中心的单目全景立体视觉传感器，其特征在于：所述的透视投影图像转换处理过程为：首先根据传感器的标定结果得到的俯视图的尺寸，然后以俯视图的尺寸为基准确定透视投影平面到单目全景立体视觉传感器的焦点F1的距离D；通过这样的距离D进行透视展开所得到的主视图、左视图、右视图和后视图与直接拍摄的被重构物体图像经图像变换后得到的俯视图的尺寸具有较好的一致性；这个距离D作为展开重要参数保存在所述的知识库中。

7.如权利要求1或2所述的以物为中心的单目全景立体视觉传感器及三维重构方法，其特征在于：所述的三维重构模块，用于依据基本视图之间的“长对正、高平齐、宽相等”的对应关系重构出被重构物体的真实外形，得到被重构物体外形表面任何点的坐标值；在成像平面上，被重构的物体上某一点Pv的光经椭球镜面的反射角σ与成像平面上的半径值r1成函数关系，通过对摄像机的标定可以建立反射角σ与成像平面上的半径值r1的对应关系，即通过成像平面上的半径值r1可以计算得到反射角σ，然后利用公式（4）计算得到被重构的物体上某一点的光的投射角φ；关于被重构的物体上某一点的光的方位角β从成像平面上直接获得；

在实体摄像机直接获取的图像部分，相当于被重构的物体的顶视图，反映了被重构的物体上某一点在XY平面上的投影，只要对摄像机进行标定，就能直接得到被重构的物体上某一点的XY坐标值，然后根据被重构的物体上某一点的光的投射角φ用公式（5）计算被重构的物体上某一点在Z轴上的投影值，式中，ZP为被重构的物体上某一点在Z轴上的投影值，XP为被重构的物体上某一点在X轴上的投影值，YP为被重构的物体上某一点在Y轴上的投影值，φ为被重构的物体上某一点的光的投射角。

8.如权利要求1或2所述的以物为中心的单目全景立体视觉传感器，其特征在于：所述的结果输出模块中，根据三维重构模块中所得到的重构数据将三维重构后的被重构物体用三维的方式在显示器上表达出来，使用者根据自己的需要通过人机交互模块选择一种被重构物体三维的表达方式；被重构物体三维的表达方式有：1）以主视图、俯视图和左视图为主的表达方式，用户在人机界面上通过拖动的方式选择在被重构物体的某一个方位角β1作为透视展开主视图的j轴，透视展开左视图的j轴的方位角β2=β1-90°，透视展开主视图和透视展开左视图的i轴对应着被重构物体的投射角φ=0处；如果用户还需要右视图、后视图和向视图的输出，通过人机界面上的选择按键，在显示器或者其他输出设备上输出相应视图，当选择向视图输出时，用户需要确定方位角和投射角，通过公式（7）计算得到向视图；2）直接的三维输出，通过三维重构模块得到了被重构物体外形的点云数据，获取的

3D点云数据以STL、PLY、VRML和ASC等格式存储，各种常见的CAD/CAM软件都可以处理和显示这些数据；3）不断的变换视角的输出，通过用循环程序不断地改变公式（7）中的方位角β，达到被重构物体沿着中心线旋转输出。

9.如权利要求1或2所述的以物为中心的单目全景立体视觉传感器，其特征在于：所述的人机交互模块，用于将传感器的标定结果输入到摄像机的内外参数表中，用于选择所述的结果输出模块的输出方式，用于设定所述的图像处理模块中各种阈值，用于调整所述的透视投影图像转换处理中的各种参数。