1.一种三维场景图像恢复方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、提取待恢复场景的二维全景图像,并构建目标三维场景图;
S2、对提取的若干张二维全景图像进行修正;
S3、计算所有修正后的二维全景图像在目标三维场景图中的最优三维重建点;
S4、对计算出最优三维重建点进行建模,进而恢复出目标三维场景图对应的三维立体图,实现三维场景图像恢复;
所述步骤S2具体为:
S21、根据获取二维全景图像时的序列,对相邻二维全景图像依次两两进行二维傅里叶变换;
S22、针对傅里叶变换后的两个二维全景图像,计算其固定时间差内的相位差,进而估计两个二维全景图像之间的二维平移;
S23、确定两个二维全景图像之间的重叠区域,在重叠区域内利用图像配准方法对两个二维全景图像的二维平移进行细化;
S24、根据二维平移细化后的两个二维全景图像中同一物体的坐标值之差,确定相邻两个二维全景图像的相对位移;
S25、重复步骤S21‑S24,计算所有二维全景图像相对于其他二维全景图像的相对位移,进而确定每个二维全景图像的相对位移误差值;
S26、根据确定的相对位移误差值,重新生成每一个序列下的二维全景图像,完成对二维全景图像的修正;
所述步骤S3具体为:
S31、通过无特征约束特征跟踪和三维数据合并方法对各二维全景图像进行处理,获取其中的理论三维重建点;
S32、基于每个二维全景图像的特征点,计算其对应的实际三维重建点;
S33、判断每个二维全景图像中的理论三维重建点和实际三维重建点的距离是否大于设定阈值;
若是,则进入步骤S34;
若否,则进入步骤S35;
S34、更新二维全景图像中的特征点,重新计算对应的实际三维重建点,返回步骤S33;
S35、将每个二维全景图像中的当前实际三维重建点,作为该二维全景图像在目标三维场景图中的最优三维重建点。
2.根据权利要求1所述的三维场景图像恢复方法,其特征在于,所述步骤S1具体为:S11、确定待恢复场景,将其作为目标场景;
S12、基于目标场景,确定X‑Y精密工作台的位置;
S13、基于X‑Y精密工作台的位置调整相机的位置,使其拍摄目标场景中所有平面的二维全景图像;
S14、利用相机的固有参数对拍摄的二维全景图像进行校正;
S15、将校正后的二维全景图像进行合成,得到目标三维场景图。
3.根据权利要求2所述的三维场景图像恢复方法,其特征在于,所述步骤S13具体为:A1、将相机绕其光学中心围绕一个轴旋转360度,拍摄当前平面内的全景图像;
A2、基于X‑Y精密工作台与相机的相对位置,调整相机的位置,使其拍摄目标场景内所有平面的全景图像。
4.根据权利要求2所述的三维场景图像恢复方法,其特征在于,所述步骤S14中通过相机的焦距、横纵比和径向畸变系数对拍摄的二维全景图像进行校正。
5.根据权利要求1所述的三维场景图像恢复方法,其特征在于,所述步骤S31具体为:B1、确定每个二维全景图像中的特征点,利用每个二维全景图像的三维柱坐标对对应二维全景图像中的特征点进行跟踪;
B2、将每个二维全景图像的特征点跟踪得到的坐标值构造为一个基本矩阵;
B3、基于构造的基本矩阵和相机相对位移,计算出每个二维全景图像相对于目标三维场景图的理论三维重建点。
6.根据权利要求1所述的三维场景图像恢复方法,其特征在于,所述步骤S32中,确定一个二维全景图像中的实际三维重建点的方法具体为:C1、确定第p个二维全景图像中第i个特征点到目标三维场景图对应像点的单位矢量与第p个二维全景图像相关联的相机的平移距离Lp之间的关系式:式中,Xip为平移距离Lp和单位矢量 之间的关系函数值;Kip为第p个二维全景图像中第i个特征点的矢量系数;
C2、基于Xip,确定第p个二维全景图像中第i个特征点的最小化误差εi:式中,Kp为第p个二维全景图像的矢量系数, 为第p个二维全景图像到目标三维场景图的单位矢量,S为实际三维重建点;
C3、基于最小化误差εi,确定系数Kp和实际三维重建点S的偏导数,其分别为:C4、令 根据系数Kp的偏导数公式计算出Kp的值,并将其代入到实际三维重建点S偏导数公式中,得到:式中, 为向量 的转置向量;
C5、当 中的 时,得到实际三维重
建点S的表达式为:
‑1 ‑1
S=[∑pAp] [∑pApLp]=[∑pAp] [∑pSp]式中,Ap为二维全景图像中的特征点到目标三维场景图对应像点的连线,Sp为第p个二维全景图像的实际三维重建点,I为单位矩阵;
C6、根据实际三维重建点S的计算公式,并结合第p个二维全景图像的Ap和Lp,计算出第p个二维全景图像的实际三维重建点Sp:
7.根据权利要求2所述的三维场景图像恢复方法,其特征在于,所述步骤S4具体为:S41、利用3D网格对所有二维全景图像中的最优三维重建点进行建模;
S42、将建模得到的每个平面与对应二维全景图像构建一个文本映射;
S43、根据文本映射,利用Matlab对各二维全景图像的实际三维重建点,进行平面拟合和边界化简;
S44、根据平面拟合及边界化简后的各实际三维重建点,恢复出目标三维场景图对应的三维立体图,实现三维场景图像恢复。