[go: up one dir, main page]

RU2693327C1 - Method of reconstructing 3d model of static object and device for its implementation - Google Patents

Method of reconstructing 3d model of static object and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2693327C1
RU2693327C1 RU2018132707A RU2018132707A RU2693327C1 RU 2693327 C1 RU2693327 C1 RU 2693327C1 RU 2018132707 A RU2018132707 A RU 2018132707A RU 2018132707 A RU2018132707 A RU 2018132707A RU 2693327 C1 RU2693327 C1 RU 2693327C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polarization
static object
depth map
maps
images
Prior art date
Application number
RU2018132707A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Игоревич Викулов
Николай Александрович Пенкрат
Михаил Николаевич Смирнов
Андрей Николаевич Терехов
Вячеслав Викторович Гульванский
Марат Халимович Немешев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр информационных технологий СПбГУ" (ООО "ИТ центр СПбГУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр информационных технологий СПбГУ" (ООО "ИТ центр СПбГУ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр информационных технологий СПбГУ" (ООО "ИТ центр СПбГУ")
Priority to RU2018132707A priority Critical patent/RU2693327C1/en
Priority to EA201800533A priority patent/EA035221B1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2693327C1 publication Critical patent/RU2693327C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/20Editing of 3D images, e.g. changing shapes or colours, aligning objects or positioning parts
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/40Analysis of texture
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/50Depth or shape recovery
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/50Depth or shape recovery
    • G06T7/514Depth or shape recovery from specularities

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

FIELD: computer equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the computer equipment. Method of reconstructing 3D model of a static object includes: stereoscopic shot a static object at different angles of filtering polarized light; obtaining normal polarization maps and a sparse surface depth map; determining augmented polarization depth map for determining 3D shape of surface; obtaining 3D model of a static object, wherein obtaining intensity-corrected images, depth stereo maps and a polarization depth map based on polarization normal maps, merging depth stereo maps and polarization depth map into polarization depth stereo map and obtaining surface map of normals based on augmented depth map, repeating survey, wherein for each view on the supplemented polarization depth map, a polarization cloud of points is obtained, which are combined into a multi-view point cloud of static object 3D surface, 3D shape of the surface is obtained from the formed multi-view point cloud, and the initial polarized images of the static object are corrected by color intensity maps.
EFFECT: high accuracy of 3D reconstruction of a static object.
4 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области реконструкции электронной 3D модели статичного объекта, в частности, к реконструкции трехмерной формы поверхности и сопоставлении ей исходных изображения реконструируемого объекта и может быть использовано в разных отраслях промышленности, в том числе, дефектоскопии, строительстве, мониторинге форм конструкций, а также в медицине, археологии, игровой и киноиндустриях.The invention relates to the field of reconstruction of the electronic 3D model of a static object, in particular, to the reconstruction of the three-dimensional shape of the surface and comparison of the original images of the object being reconstructed and can be used in various industries, including flaw detection, construction, monitoring of structural forms, as well as medicine, archeology, gaming and film industries.

Известен способ [1] для реконструкции формы поверхности статичного объекта по его изображениям снятых с несколькими углами фильтрации поляризационного фильтра, в котором восстановление формы поверхности включает в себя этап получения карты нормалей и 3-х мерной формы поверхности объекта, имеющего отражающую металлическую поверхность. Однако известный способ является неточным при воспроизведении формы поверхности 3D модели статичного объекта за счет того, что при воспроизведении реконструируемого объекта ориентация его поверхности определяется неоднозначно с учетом существующих проблем Пи неоднозначности вычисления нормалей, неточности вычисления нормали для фронто-параллельных поверхностей, возможности получения только относительной 3-х мерной формы поверхности, и не позволяет получить многоракурсную 3D реконструкцию. Так же этот способ имеет ограничение в применении, так как он рассчитан только на анализ статичных объектов с отражающей поверхностью.The known method [1] for reconstructing the surface shape of a static object from its images taken with a polarization filter taken with several filtering angles, in which restoring the surface shape includes the step of obtaining a normal map and a 3-dimensional surface shape of an object having a reflective metal surface. However, the known method is inaccurate when reproducing the surface shape of a 3D model of a static object due to the fact that when a reconstructed object is reproduced, the orientation of its surface is determined ambiguously taking into account existing problems Pi of the normalization calculation of normals, inaccuracy of normal calculation for front-parallel surfaces, the possibility of obtaining only relative 3 -dimensional shape of the surface, and does not allow to obtain multi-view 3D reconstruction. Also this method has a limitation in its application, since it is designed only for the analysis of static objects with a reflecting surface.

Известен способ [2] для реконструкции 3D поверхности с помощью изображений, по которым анализируется часть поверхности, подлежащей восстановлению. В известном способе форма поверхности статичного объекта реконструируется по поляризационным изображениям и по изображениям теней, возникающих при его освещении под различными углам при использовании восстановления поверхности изображения по поляризации, где измеренные значения могут быть объединены друг с другом в контексте минимизируемой функции ошибки. Однако данный способ воспроизводит не точную форму поверхности 3D модели статичного объекта за счет того, что при воспроизведении реконструируемого объекта ориентация его поверхности определяется неоднозначно с учетом существующих проблем Пи неоднозначности вычисления нормалей, а также рефракционной неточности вычисления зенитного угла вследствие неизвестного индекса рефракции поверхности, неточности вычисления нормали для фронто-параллельных поверхностей, разрывов в карте глубины, что не позволяет получать многоракурсную 3D реконструкцию, и это сужает как сферу применения, так и качество реконструкции 3D моделей. Кроме того, известный способ ограничивает сферу своего применения за счет использования активного метода реконструкции, который требует проведение съемки исключительно с использованием контролируемого освещения, что обеспечивается более сложным конструктивным устройством за счет необходимости контролируемого освещения в зависимости от 3-х мерной формы реконструируемой поверхности статичного объекта.The known method [2] for the reconstruction of the 3D surface using images, which are analyzed part of the surface to be restored. In the known method, the shape of the surface of a static object is reconstructed from polarization images and shadow images that appear when it is illuminated at different angles when using the image surface reconstruction by polarization, where the measured values can be combined with each other in the context of the minimized error function. However, this method does not reproduce the exact shape of the surface of a 3D model of a static object due to the fact that when a reconstructed object is reproduced, the orientation of its surface is determined ambiguously taking into account the existing problems Pi of calculating normals as well as the refractive inaccuracy of calculating the zenith angle due to an unknown surface refraction index, inaccurate calculation normals for front-parallel surfaces, gaps in the depth map, which makes it impossible to obtain a multi-view 3D camera struction, and this narrows as the scope and quality of the reconstruction of 3D models. In addition, the known method limits the scope of its application by using the active reconstruction method, which requires shooting only using controlled lighting, which is provided by a more complex structural device due to the need for controlled lighting depending on the 3-dimensional shape of the reconstructed surface of a static object.

Известен способ [3] реконструкции 3D формы объекта с помощью изображений объекта, на который проецируются кодированные световые шаблоны. Однако известный способ обеспечивает низкое разрешение реконструкции 3-х мерной формы поверхности, так как она зависит от разрешения используемого устройства проецирования с более низким разрешением относительно камеры этого устройства. Также, известный способ является сложным и дорогим в реализации, поскольку требует наличия дополнительного оборудования для проецирования светового шаблона на объект. Кроме того, данный способ имеет ограниченное применение, так как требует специального освещения устройством проецирования.The known method [3] reconstruction of the 3D form of an object using images of the object on which coded light patterns are projected. However, the known method provides a low resolution reconstruction of the 3-dimensional surface shape, since it depends on the resolution of the used projection device with a lower resolution relative to the camera of this device. Also, the known method is complex and expensive to implement, since it requires the availability of additional equipment for projecting the light pattern onto the object. In addition, this method has limited application, as it requires special lighting with a projection device.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является способ [4], принятый в качестве прототипа, который состоит в реконструкции трехмерной формы поверхности объекта, заключающийся в получении уточненной и дополненной карты глубины статичного объекта и последующей его 3-х мерной формы с помощью карты глубины и поляризационных изображений объекта.The closest technical solution to the claimed invention is a method [4], adopted as a prototype, which consists in reconstructing the three-dimensional shape of the object's surface, which consists in obtaining an updated and augmented depth map of a static object and its subsequent 3-dimensional shape using a depth map and polarizing images of the object.

Недостатком известного способа, принятого в качестве прототипа, является относительно низкая точность реконструкции статичного объекта за счет того, что карта глубины, полученная от стереокамеры, имеет ограниченную информацию о 3-х мерной форме поверхности статичного объекта, а также неизбежных ошибок при измерении углов фильтрации поляризованного света. Кроме того, известный способ имеет меньшую информативность вследствие ограниченности одноракурсной съемки и, как следствие, получение менее качественной по визуализации искомой 3D модели статичного объекта.The disadvantage of this method, adopted as a prototype, is the relatively low accuracy of the reconstruction of a static object due to the fact that the depth map obtained from the stereo camera has limited information about the 3-dimensional shape of the surface of the static object, as well as the inevitable errors in measuring the filtering angles of a polarized Sveta. In addition, the known method has less information due to the limited one-view shooting and, as a consequence, obtaining less qualitative visualization of the desired 3D model of a static object.

Наиболее близким устройством [4] для реализации способа по совокупности признаков с заявляемой группой изобретения (способа и устройства) является принятое в качестве прототипа устройство, использующее сенсор глубины для создания первоначальной карты глубины объекта, камер для получения поляризационных изображений и вычислительного устройства.The closest device [4] for implementing the method according to the combination of features with the claimed group of the invention (method and device) is a device adopted as a prototype, using a depth sensor to create an initial depth map of an object, cameras for obtaining polarization images and a computing device.

Недостатком этого устройства является ограниченность получения карты глубины по стереокамере за счет конструктивного расположения имеющихся в нем камер, что влечет за собой информационные ошибки при получении карты глубины с помощью триангуляции по двум поляризационным камерам, установленным под ненулевым углом друг к другу, поскольку при таком расположении камер поляризационные фильтры существенно изменяют видимое изображение статичного объекта по разному для каждой из камер. Кроме того, усложняет устройство и увеличивает ошибку наличие у каждой из камер независимого поляризационного фильтра.A disadvantage of this device is the limited receiving of the depth map through the stereo camera due to the constructive arrangement of the cameras located in it, which entails informational errors in obtaining the depth map using triangulation in two polarization cameras installed at a non-zero angle to each other, since with this arrangement Polarization filters significantly change the visible image of a static object in a different way for each of the cameras. In addition, it complicates the device and increases the error of having an independent polarization filter in each of the chambers.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности 3D реконструкции статичного объекта и информативности реконструируемой 3D модели, а также упрощение устройства для реализации способа.The technical result of the claimed invention is to improve the accuracy of 3D reconstruction of a static object and the information content of the reconstructed 3D model, as well as simplifying the device for implementing the method.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе реконструкции 3D модели статичного объекта, заключающимся в поляризационной стереосъемке статичного объекта при различных углах фильтрации поляризованного света при последовательном их изменении и по полученным двум формируемым наборам поляризованных изображений получают две поляризационные карты нормалей и разреженную карту глубины поверхности, и определении по ним дополненной поляризационной карты глубины, по которой определяют трехмерную форму поверхности статичного объекта, и получении по этой 3-х мерной форме поверхности 3D модели статичного объекта, в соответствии с заявленным изобретением, в каждом из двух формируемых наборов из не менее 4-х поляризованных изображений статичного объекта изменяют углы поляризации, которые выбирают равномерно в диапазоне от 0 до 180 град., при этом каждый из формируемых наборов принимают в качестве базы для определения поляризованной карты нормалей, после чего по каждому из двух наборов поляризованных изображений получают два скорректированных по интенсивности изображения, по которым получают стереокарты глубины, затем получают поляризационную карту глубины по двум поляризационным картам нормалей, после чего объединяют стереокарты глубины и поляризационную карту глубины в поляризационную стереокарту глубины и получают поверхностную карту нормалей на основе дополненной карты глубины, после чего повторяют поляризационную стереосъемку не менее двух раз с разных ракурсов, попарно пересекающихся по области наблюдения статичного объекта, и для каждого ракурса по дополненной поляризационной карте глубины получают поляризационное облако точек, которые объединяют в многоракурсное облако точек 3D поверхности статичного объекта, 3-х мерную форму поверхности получают по сформированному многоракурсному облаку точек, а исходные поляризованные изображения статичного объекта корректируют по картам интенсивностей цвета, полученных из каждого набора поляризованных изображений, после чего сопоставляют скорректированные исходные поляризованные изображения статичного объекта с трехмерной поверхностью статичного объекта, и по полученным результатам их сопоставления определяют 3D модель статичного объекта.This technical result is achieved by the fact that in a known method for reconstructing a 3D model of a static object consisting in polarizing stereo shooting of a static object at different filtering angles of polarized light when changing them sequentially and using two generated sets of polarized images, two polarization normal maps and a sparse surface depth map are obtained , and determining by them an augmented polarization map of the depth, which determines the three-dimensional shape of the surface and a static object, and obtaining a 3D model of a static object in accordance with the claimed invention from this 3-dimensional form of the surface, in each of the two formed sets of at least 4 polarized images of a static object change the polarization angles, which are chosen uniformly in the range from 0 to 180 degrees. In this case, each of the formed sets is taken as a base for determining a polarized normal map, after which two intensity corrections are obtained for each of the two sets of polarized images image, which receive stereographic depth maps, then get a polarization depth map using two polarization normal maps, then merge the stereo depth maps and a polarization depth map into a polarization stereo depth map and get a surface normal maps based on the augmented depth map, and then repeat the polarization stereo shooting not less than two times from different angles, intersecting in pairs in the observation area of a static object, and for each angle along augmented polarization A polarization cloud of dots is obtained on the depth map, which unite the 3D surface of a static object into a multi-angle cloud of points, a 3-dimensional surface shape is obtained from the formed multi-angle cloud of points, and the original polarized images of the static object are corrected using color intensity maps from each set of polarized images then corrected source polarized images of a static object are compared with a three-dimensional surface of a static object, and of the results obtained to compare them determine a 3D model of a static object.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что количество углов фильтрации выбирают по количеству поляризованных изображений в одном наборе изображений.In addition, this technical result is achieved by the fact that the number of angles of filtration is chosen according to the number of polarized images in one set of images.

Помимо этого, указанный технический результат достигается тем, что ракурсы поляризационной съемки выбирают равномерно вокруг статичного объекта.In addition, this technical result is achieved by the fact that the angles of the polarization survey are chosen uniformly around a static object.

Указанный технический результат достигается также тем, что в известном устройстве, содержащим систему из 2-х зафиксированных друг относительно друга камер получения изображений, одна из которых имеет расположенный перед ее объективом поворотный поляризационный фильтр, и вычислительное устройство, в соответствии с заявленным изобретением по п. 2, вторая камера получения изображений снабжена расположенным перед ее объективом поворотным поляризационным фильтром, при этом поляризационные фильтры обеих камер имеют одинаковые углы поворота и соединены поворотным устройством, оптические оси камер получения изображений расположены друг относительно друга параллельно, корпус каждой из камер изображений имеет по два разъема, один из которых соединен кабелем с вычислительным устройством, а другой со второй камерой получения изображений, к вычислительному устройству подсоединен поворотный стол для кругового вращения статичного объекта.This technical result is also achieved by the fact that in a known device containing a system of 2 imaging cameras fixed relative to each other, one of which has a rotary polarization filter located in front of its lens, and a computing device in accordance with the claimed invention of paragraph 2, the second imaging camera is equipped with a rotary polarization filter located in front of its lens, while the polarization filters of both cameras have the same angles of rotation a and are connected by a rotating device, the optical axes of the imaging cameras are parallel to each other, the housing of each of the image cameras has two connectors, one of which is connected by cable to the computing device and the other to the second imaging camera, the turntable is connected to the computing device for circular rotation of a static object.

Сущность заявленного изобретения поясняется многочисленными экспериментальными результатами реконструкции 3D модели статичного объекта, апробированных в лабораторных условиях на оборудовании компании ООО «ИТ центр СПбГУ» и ниже поясняется теоретическими и прикладными исследованиями, которые дали реальное подтверждение заявленному в данном изобретении повышению точности 3D реконструкции статичного объекта, повышению информативности реконструируемой 3D модели, а также упрощению устройства для реализации заявленного способа.The essence of the claimed invention is explained by the numerous experimental results of the reconstruction of a 3D model of a static object, tested in laboratory conditions on the equipment of the company IT Center SPbGU and explained below by theoretical and applied research, which gave real confirmation of the increase in the 3D object that was stated in the present invention. informativeness of the reconstructed 3D model, as well as simplifying the device for implementing the claimed method.

Как известно, способ реконструкции нормалей по поляризованных изображениям основан на измерении интенсивности света для различных углов фильтрации поляризованного света, по которому происходит вычисление углов азимута ϕ и зенита θ нормалей к поверхности в сферической системе координат.As is known, the method of reconstruction of normals from polarized images is based on measuring the intensity of light for different filtering angles of polarized light, which is used to calculate the azimuth angles ϕ and zenith of θ normals to the surface in a spherical coordinate system.

В соответствии с уравнениями Френеля, измеренная освещенность в одной точке сцены выражается как [6]:In accordance with the Fresnel equations, the measured luminance at one point of the scene is expressed as [6]:

Figure 00000001
Figure 00000001

где ϕ - азимутальный угол,where ϕ is the azimuth angle,

Imax и Imin - максимум и минимум интенсивности света.I max and I min are the maximum and minimum of light intensity.

Поскольку гармоника имеет три неизвестных, имея три различных измерения ϕpol можно рассчитать ϕ, Imax и Imin.Since the harmonic has three unknowns, with three different measurements of ϕ pol , ϕ, I max and I min can be calculated.

При вычислении азимутального угла ϕ возникает две основные проблемы.When calculating the azimuth angle ϕ, two main problems arise.

Во-первых, поскольку в уравнении 1 аргумент косинуса умножается на 2, то в диапазоне от 0 до 2π угол ϕ может иметь 2 значения, сдвинутых на π радиан, и определить правильное из этих 2-х решение на основе только анализа поляризованных изображений без дополнительных допущений невозможно. Это первая проблема называется азимутальной двусмысленностью и имеется у всех методов реконструкции нормалей по поляризованным изображениям.First, since the cosine argument in equation 1 is multiplied by 2, then in the range from 0 to 2π, the angle ϕ can have 2 values shifted by π radians, and determine the correct solution from these 2 solutions based only on the analysis of polarized images without additional no assumptions are possible. This first problem is called azimuthal ambiguity and is present in all methods for the reconstruction of normals from polarized images.

Во-вторых, если тип поверхности неизвестен априори - диффузный или зеркальный, то не определено смещение азимутального угла ϕ на π/2 радиан. Эта вторая неоднозначность, обусловлена отражением поверхности, и называется несоответствием азимутальной модели, и критически относится к реконструкции нормалей по поляризованных изображениям.Secondly, if the surface type is unknown a priori - diffuse or specular, then the displacement of the azimuth angle ϕ by π / 2 radians is not determined. This second ambiguity, due to the reflection of the surface, is called the mismatch of the azimuthal model, and is critical of the reconstruction of the normals from polarized images.

Как известно, расчет зенитного угла зависит от степени поляризации, и имеет вид:As is known, the calculation of the zenith angle depends on the degree of polarization, and has the form:

Figure 00000002
Figure 00000002

Подставляя в данное уравнение формулу Френеля, получаем следующую формулу, по которой можно вычислить зенитный угол для диффузных поверхностей:Substituting the Fresnel formula into this equation, we obtain the following formula by which we can calculate the zenith angle for diffuse surfaces:

Figure 00000003
Figure 00000003

где n - обозначает показатель преломления, а θ - зенитный угол.where n - denotes the refractive index, and θ - zenith angle.

И зенитный угол для зеркальных поверхностей:And the zenith angle for the mirror surfaces:

Figure 00000004
Figure 00000004

На основе изложенных формул (1-4) в заявленном способе получают карты нормалей с использованием 4-х и более изображений с разным углом фильтрации поляризованного света. Система уравнений состоит из уравнений по количеству изображений с 3-мя неизвестными. При расчете карты нормалей задача решается с помощью метода наименьших квадратов. Решение данной задачи приводит к решению системы таких уравнений:Based on the stated formulas (1-4) in the claimed method, normal maps are obtained using 4 or more images with different filtering angles of polarized light. The system of equations consists of equations by the number of images with 3 unknowns. When calculating the normal map, the problem is solved using the method of least squares. The solution of this problem leads to the solution of a system of such equations:

Figure 00000005
Figure 00000005

Таким образом, за счет большего количества данных, полученных при различных углах фильтрации поляризованного света, точность определения фазы синусоидально изменяющейся интенсивности увеличивается при наличии различных помех в системе, связанных с неточностью измерения интенсивностей отдельных пикселей камеры, которые появляются вследствие возмущений, действующих на систему извне, и при наличии неточности в измерении углов фильтрации поляризованного света.Thus, due to the larger amount of data obtained at different angles of filtration of polarized light, the accuracy of determining the phase of a sinusoidally varying intensity increases when there are various interferences in the system related to the inaccuracy of measuring the intensities of individual pixels of the camera, which appear due to disturbances acting on the system from the outside and if there are inaccuracies in the measurement of the filtration angle of polarized light.

После решения данной системы уравнений для каждого пикселя изображения, полученного с камер, получают минимальную и максимальную интенсивность света, углы азимута ϕ и зенита θ нормали к участку поверхности объекта, свет от которой попадает в данный пиксель, которые в совокупности формируют поляризационную карту нормалей поверхности статичного объекта, карту минимальной интенсивности света и карту максимальной интенсивности света. По карте минимальной интенсивности света и карте максимальной интенсивности света получают карту средней интенсивности света. Такие карты получают для каждого из двух наборов изображений реконструируемого статичного объекта.After solving this system of equations for each pixel of the image obtained from the cameras, get the minimum and maximum light intensity, the azimuth angles ϕ and zenith θ normal to the surface of the object, the light from which falls into this pixel, which together form a polarization normal map of the surface of the static object, a map of the minimum light intensity and a map of the maximum light intensity. The map of the minimum light intensity and the map of the maximum light intensity receive a map of the average light intensity. Such maps are obtained for each of the two sets of images of the static object being reconstructed.

Так как изображения получены с камер, оптические оси которых направлены параллельно, плоскости сенсоров изображения расположены параллельно и направления фильтрации поляризованного света также параллельны, то пиксели в двух картах средней интенсивности света, соответствующие одним и тем же участкам поверхности, будут иметь одинаковые значения. Таким образом, на основе данных о калибровке стереокамер путем корреляции изображений по эпиполярным линиям путем триангуляции получают стереокарту глубины. Полученные поляризационные карты нормалей по двум наборам изображений также будут иметь одинаковые значения для одинаковых участков поверхности. Таким образом, коррелируют карты нормалей вдоль эпиполярных линий и путем триангуляции получают поляризационную карту глубины. Полученные стереокарту глубины и поляризационную карту глубины объединяют в поляризационную стереокарту глубины.Since the images were obtained from cameras whose optical axes are parallel, the planes of the image sensors are parallel and the filtering directions of polarized light are also parallel, the pixels in two maps of average light intensity corresponding to the same surface areas will have the same values. Thus, based on the calibration data of the stereo cameras, by correlating the images along the epipolar lines, a stereo depth map is obtained by triangulation. The obtained normalization polarization maps for two sets of images will also have the same values for the same surface areas. Thus, the normal maps along the epipolar lines are correlated, and a polarization depth map is obtained by triangulation. The resulting stereo depth map and polarization depth map are combined into a polarization stereo depth map.

Соединение карт глубин происходит следующим образом: при отсутствии данных в одной из карт глубин, берут данные из другой, в остальных случаях берут среднее арифметическое между значениями карт глубин, получая поляризационную стереокарту глубины. Далее из поляризационной карты нормалей и поляризационной стереокарты глубины рассчитывают дополненную карту глубины.The connection of depth maps is as follows: in the absence of data in one of the depth maps, they take data from the other, in other cases they take the arithmetic average between the values of the depth maps, obtaining a polarizing stereo depth map. Then, from the polarization normal map and polarization stereo depth map, the augmented depth map is calculated.

Используя поляризационную карту нормалей, дополненную карту глубины и внутренние параметры камер получают 3D облако точек, в котором каждая точка имеет 3D координаты и поляризационную нормаль. Для каждой точки в 3D облаке точек получают нормаль к поверхности.Using a polarization normal map, a supplemented depth map, and internal camera parameters, a 3D cloud of points is obtained, in which each point has 3D coordinates and a polarization normal. For each point in the 3D point cloud, a normal to the surface is obtained.

По методу выше производят многоракурсную съемку статичного объекта, повторяя предыдущие шаги, после чего для каждого ракурса получают 3D облако точек, которые объединяют в единое 3D облако точек путем сопоставления точек поверхности статичного объекта, наблюдаемых с нескольких ракурсов. При сопоставлении происходит минимизация ошибки сопоставления по формуле среднего квадратического отклонения координат точек в облаках, поверхностных карт нормалей и поляризационных карт нормалей для тех точек, которые были сопоставлены как точки, принадлежащие одной и той же точкой поверхности статичного объекта. Две точки из двух разных 3D облаков точек считают сопоставленными, если расстояние между ними не превышает заданное пороговое значение, которое определяется по параметрам камер и размеру объекта. В совокупности этот способ позволяет точнее реконструировать объект, так как при сопоставлении учитывается индекс рефракции материала.According to the method above, a multi-angle survey of a static object is carried out, repeating the previous steps, after which a 3D cloud of points is obtained for each angle, which are combined into a single 3D point cloud by comparing the points of the surface of the static object observed from several angles. Comparison results in minimization of the comparison error using the formula for the standard deviation of the coordinates of points in the clouds, surface normal maps and polarization normal maps for those points that were compared as points belonging to the same surface point of a static object. Two points from two different 3D point clouds are considered to be mapped if the distance between them does not exceed the specified threshold value, which is determined by the parameters of the cameras and the size of the object. In the aggregate, this method allows for a more accurate reconstruction of the object, since the correlation takes into account the refractive index of the material.

Затем по облаку точек 3D поверхности статичного объекта получают 3-х мерную форму поверхности статичного объекта по алгоритму ближайшего соседа.Then, over a point cloud of a 3D surface of a static object, a 3-dimensional shape of the surface of a static object is obtained according to the nearest neighbor algorithm.

После этого получают текстуру 3D поверхности статичного объекта. Для этого исходное поляризованное изображение необходимо скорректировать по интенсивности, чтобы уменьшить эффект поляризации, приводящий к изменению интенсивности цвета каждого пикселя изображения в зависимости от угла между соответствующей точкой поверхности объекта и плоскостью фильтрации поляризованного света. На основе решения системы уравнений при расчете поляризационной карты нормалей определяют значения минимальной и максимальной интенсивности света для каждого анализируемого пикселя исходного изображения. В качестве интенсивности цвета изображения в скорректированном поляризованном изображении выбирают среднее арифметическое значений минимальной и максимальной интенсивности света.After that, a 3D texture of the surface of the static object is obtained. To do this, the original polarized image must be corrected in intensity to reduce the polarization effect, leading to a change in the intensity of the color of each pixel of the image depending on the angle between the corresponding point on the object's surface and the filtering plane of polarized light. On the basis of solving the system of equations when calculating the polarization normal map, determine the values of the minimum and maximum light intensities for each analyzed pixel of the original image. As the intensity of the color of the image in the corrected polarized image, choose the arithmetic average of the values of the minimum and maximum light intensities.

Таким образом, для каждого ракурса съемки получают по два скорректированных поляризованных изображения, которые сопоставляют с 3-х мерной формой поверхности статичного объекта. Если одному плоскому сегменту 3D поверхности статичного объекта соответствует больше одного изображения, то для сопоставления выбирается то изображение, которое обеспечивает наибольшее количество пикселей для данного сегмента. Сопоставленные фрагменты скорректированных изображений в совокупности определяют текстуру 3-х мерной поверхности статичного объекта.Thus, for each angle shooting, two corrected polarized images are obtained, which are compared with the 3-dimensional shape of the surface of a static object. If more than one image corresponds to one flat segment of a 3D surface of a static object, then the image that provides the largest number of pixels for this segment is selected for matching. Mapped fragments of corrected images together determine the texture of a 3-dimensional surface of a static object.

После чего, по 3-х мерной форме поверхности статичного объекта и сопоставленным изображениям объекта (текстурам) определяют 3D модель реконструированного статичного объекта.After that, the 3D model of the reconstructed static object is determined by the 3-dimensional shape of the surface of the static object and the matched images of the object (textures).

Сущность заявленного изобретения поясняется Фиг. 1 - Фиг. 7.The essence of the claimed invention is illustrated FIG. 1 - FIG. 7

На Фиг. 1 показано устройство для реализации способа реконструкции 3D модели статичного объекта поляризационной съемкой, состоящее из двух камер 1 и 2, зафиксированные друг относительно друг друга, например, общей стойкой 3, образуя стереопару, подключения для синхронизации затворов камер кабелем 10, поляризационных фильтров 4 и 6, с поворотным механизмом для поляризационных фильтров 7, вычислительного устройства 5, подключения камер к вычислительному устройству кабелями 8 и 9, поворотного механизма 12 и подключения поворотного механизма к вычислительному устройству кабелем 11.FIG. 1 shows a device for implementing a method for reconstructing a 3D model of a static object with a polarization survey, consisting of two cameras 1 and 2, fixed relative to each other, for example, a common stand 3, forming a stereo pair, connecting to synchronize the gates of cameras with cable 10, polarizing filters 4 and 6 , with a turning mechanism for polarizing filters 7, a computing device 5, connecting cameras to a computing device with cables 8 and 9, turning mechanism 12 and connecting a turning mechanism to the calculator Nome device cable 11.

Заявленное устройство для реализации способа по п. 1 изобретения предназначено для съемки двумя камерами (1-2), имеющими свойства стереокамеры, две камеры закреплены на стойке (3) и соединены друг с другом кабелем (10), перед камерами установлены два синхронизированных поляризационных фильтра (4 и 6), поляризационные фильтры соединены поворотным механизмом (7) для построения более точной карты глубины за счет минимизации разности интенсивностей отражения света от статичного объекта, камеры подключены к вычислительному устройству (5) с помощью кабелей (8 и 9), к вычислительному устройству подключен поворотный стол (12) кабелем (11).The claimed device for implementing the method according to claim 1 of the invention is intended for shooting with two cameras (1-2) having stereo camera properties, two cameras mounted on a stand (3) and connected to each other by a cable (10), two synchronized polarizing filters are installed in front of the cameras (4 and 6), the polarization filters are connected by a rotating mechanism (7) to build a more accurate depth map by minimizing the difference between the intensities of reflection of light from a static object, the camera is connected to the computing device (5) using Abel (8 and 9), the turntable (12) is connected to the computing device with a cable (11).

На Фиг. 2 представлен набор поляризованных изображений, полученных от камеры (1), изображенной на Фиг. 1, с указанными углами поворота поляризационного фильтра в градусах 0, 45, 90, 135.FIG. 2 shows a set of polarized images obtained from the camera (1) shown in FIG. 1, with the indicated angles of rotation of the polarization filter in degrees 0, 45, 90, 135.

На Фиг. 3 представлен набор поляризованных изображений, полученных от камеры (2), изображенной на Фиг. 1, с указанными углами поворота поляризационного фильтра в градусах 0, 45, 90, 135.FIG. 3 shows a set of polarized images obtained from the camera (2) shown in FIG. 1, with the indicated angles of rotation of the polarization filter in degrees 0, 45, 90, 135.

На Фиг. 4 показана карта глубины, полученная с помощью двух изображений из первого и второго набора изображений, полученных с камер (1-2), изображенных на Фиг. 1, полученных при одном ракурсе.FIG. 4 shows a depth map obtained using two images from the first and second set of images obtained from the cameras (1-2) shown in FIG. 1, obtained from one perspective.

На Фиг. 5 показана карта глубины, полученная с помощью двух карт нормалей из первого и второго набора изображений, полученных с камер (1-2), изображенных на Фиг. 1, полученных при одном ракурсе.FIG. 5 shows a depth map obtained using two normal maps from the first and second set of images obtained from the cameras (1-2) shown in FIG. 1, obtained from one perspective.

На Фиг. 6 показано облако точек, полученное с помощью многоракурсной съемки статичного объекта, сформированной по карте глубины, которая скорректирована и дополнена с помощью карты нормалей поверхностей.FIG. 6 shows a point cloud obtained using a multi-angle survey of a static object formed on the depth map, which is corrected and supplemented with the help of a surface normal map.

На Фиг. 7 показан итог 3D реконструкции статичного объекта.FIG. Figure 7 shows the 3D reconstruction of a static object.

Заявленное изобретение, как было указано выше, экспериментально апробировано на оборудовании и в лаборатории компании ООО «ИТ центр СПбГУ»The claimed invention, as mentioned above, was experimentally tested on equipment and in the laboratory of the company "IT Center SPbSU"

Примеры конкретной реализации приведены ниже.Examples of specific implementations are given below.

Пример 1Example 1

В качестве примера получения конкретного ожидаемого результата с более высокой точностью реконструкции 3D модели статичного объекта, он был расположен на поворотном столе (12), изображенном на Фиг. 1. На Фиг. 2 и Фиг. 3 показаны два набора поляризованных изображений, полученных с одного ракурса. По каждому набору строятся изображения Imax, Imin и усредненная карта Iavg. По двум картам Iavg строится стереокарта глубины с помощью триангуляции, которая показана на Фиг. 4. По двум наборам изображений был проведен расчет поляризационных карт нормалей, на основе которых при помощи триангуляции была рассчитана поляризационная карта глубины, показанная на Фиг. 5. Данный пример экспериментально подтверждает, что заявленный способ, основанный на построении карты глубины с помощью поляризационных карт нормалей дополняет стереокарту глубины, которая дает дополнительную более объективную информацию о глубине точек, а, значит, для участков поверхности, где произошло дополнение карты глубины, позволяет дополнительно разрешать π неоднозначность и уточнять рефракционную неточность вычисления зенитного угла, тем самым увеличивая как точность, так и качество реконструируемой 3D модели.As an example of obtaining a concrete expected result with a higher accuracy of reconstruction of a 3D model of a static object, it was located on the turntable (12) shown in FIG. 1. FIG. 2 and FIG. 3 shows two sets of polarized images taken from the same angle. For each set of images are built I max , I min and the average map I avg . Two I- avg cards are used to construct a stereo depth map using triangulation, which is shown in FIG. 4. For two sets of images, the polarization normal maps were calculated, on the basis of which the polarization depth map shown in FIG. 2 was calculated using triangulation. 5. This example experimentally confirms that the claimed method, based on the construction of a depth map using polarization normal maps, complements the stereo depth map, which provides additional more objective information about the depth of points, which means that for the surface areas where the depth map was added, additionally resolve π ambiguity and refine the refractive inaccuracy of the calculation of the zenith angle, thereby increasing both the accuracy and the quality of the reconstructed 3D model.

Пример 2Example 2

Для создания полной 3D модели статичного объекта требуется многоракурсная съемка и текстурирование объекта. При соединении поляризационной и стереокарт глубин, полученных при помощи поляризационных карт глубин и стереоизображений, была произведена корректировка поляризационной стереокарты глубины с помощью поляризационной карты нормалей. После многократно проведенной съемки при различных ракурсах и использования вышеприведенных в примере 1 вычислений карт глубин, были рассчитаны облака точек, которые были сведены в одно облако, которое изображено на Фиг. 6. На основе облака точек была сформирована 3-х мерная поверхность статичного объекта. После этого было получено усредненное изображение статичного объекта Iavg с помощью карт Imax и Imin, рассчитанных по выше приведенным уравнениям Френеля (1-4), что позволило получить более точную текстуру поверхности статичного объекта. После этого полученное усредненное изображение Iavg сопоставили с 3-х мерной поверхностью статичного объекта, что позволило получить текстурированную 3D модель, изображенную на Фиг. 7, что экспериментально подтверждает достижение заявленным изобретением высокой информативности реконструкции 3D модели статичного объекта.Creating a full 3D model of a static object requires multi-angle shooting and texturing of the object. When the polarization and stereo depth maps obtained using polarization depth maps and stereo images were combined, the polarization stereo depth map was corrected using a polarization normal map. After repeatedly shooting at different angles and using the depth map calculations in Example 1, point clouds were computed, which were summarized into one cloud, which is shown in FIG. 6. Based on a cloud of points, a 3-dimensional surface of a static object was formed. After that, the averaged image of the static object I avg was obtained using the I max and I min maps calculated by the above Fresnel equations (1-4), which made it possible to obtain a more accurate surface texture of the static object. After that, the obtained averaged image I avg was compared with the 3-dimensional surface of a static object, which made it possible to obtain a textured 3D model shown in FIG. 7, which experimentally confirms the achievement of the high informativeness of a 3D model of a static object by the claimed invention.

Пример 3.Example 3

На Фиг. 1 показана схема конкретного устройства, состоящего из двух цветных камер PointGrey CM3-U3-31S4C-CS с разрешением 3 МП, камеры оснащены объективами Kowa LM8JC10M с фокусным расстоянием 8 мм, перед камерами установлены поляризационные фильтры Goyo CPL диаметром 57 мм, каждый из которых имеет привод к одному шаговому двигателю. Камеры установлены так, что их оптические оси параллельны, а стороны сенсоров изображений внутри них параллельны друг другу. Расстояние между центрами камер составляет 76 мм. На расстоянии 2х метров от камер расположен поворотный стол. Экспериментальный образец заявленного устройства позволяет осуществлять поляризационную съемку статических объектов размером до 1×1×1 м3. За счет расположения фильтров в одной плоскости параллельно друг другу установка приводов к одному шаговому двигателю упрощается, и существенно уменьшает ошибки измерения углов поворота фильтров. Кроме того, заявленное устройство, реализованное в виде конкретной экспериментальной установки, позволяет получать изображения двумя камерами, где одна и та же точка поверхности статичного объекта имеет одинаковые максимальную и минимальную интенсивность, а значения азимутального и зенитного углов нормали имеют одинаковое значение в системах координат этих камер, что значительно увеличивает точность триангуляции.FIG. 1 shows a diagram of a specific device consisting of two PointGrey CM3-U3-31S4C-CS color cameras with a resolution of 3 megapixels, the cameras are equipped with Kowa LM8JC10M lenses with a focal length of 8 mm, and 57 mm Goyo CPL polarization filters, each with drive to one stepping motor. The cameras are installed so that their optical axes are parallel, and the sides of the image sensors inside them are parallel to each other. The distance between the centers of the chambers is 76 mm. At a distance of 2 meters from the cameras there is a turntable. An experimental sample of the claimed device allows polarization imaging of static objects of up to 1 × 1 × 1 m 3 in size. Due to the location of filters in the same plane parallel to each other, the installation of drives to a single stepping motor is simplified, and significantly reduces the measurement errors of the angles of rotation of the filters. In addition, the claimed device, implemented in the form of a specific experimental setup, allows images to be obtained by two cameras, where the same point on the surface of a static object has the same maximum and minimum intensity, and the azimuth and zenith angles of the normal have the same value , which significantly increases the accuracy of triangulation.

Заявленное изобретение, как показывают результаты проведенных испытаний, могут быть использованы для реконструкции 3D модели статичного объекта с высокой точностью и информативностью.The claimed invention, as shown by the results of the tests, can be used for the reconstruction of a 3D model of a static object with high accuracy and information.

Заявленное изобретение имеет широкий спектр применения, в частности, оно наиболее эффективно для решения, например, медицинских задач при контроле за процессом лечения и выздоровления пациентов, а также в археологии для реконструкции физически устаревших памятников, скульптур и разных видов ископаемых; эффективно также использование реконструированных 3D моделей объектов в киноиндустрии, игровой индустрии и многих других отраслях и сферах производства, где требуется высокое качество, точность и информативность реконструируемых объектов.The claimed invention has a wide range of applications, in particular, it is most effective for solving, for example, medical tasks in monitoring the process of treating and recovering patients, as well as in archeology for reconstructing physically obsolete monuments, sculptures and various types of minerals; Effectively also the use of reconstructed 3D models of objects in the film industry, the gaming industry and many other industries and production areas where high quality, accuracy and information content of the objects being reconstructed is required.

Список использованной литературыReferences

[1] PCT/FR2006/002550 WO 2007057578 A1 «Method and system for reconstructing surfaces of objects by polarization imagery», МПК G01B 11/24[1] PCT / FR2006 / 002550 WO 2007057578 A1 “Method and system for reconstructing surfaces using polarization imagery”, IPC G01B 11/24

[2] Патент DE102004062461A1 "Image supported surface reconstruction procedure uses combined shape from shading and polarisation property methods" от 2008.01.31, МПК G01B 11/24[2] Patent DE102004062461A1 "Image supported surface reconstruction reconstruction methods of property methods from 2008.01.31, IPC G01B 11/24

[3] PCT/IL2007/001432 WO2008062407A2 "3d geometric modeling and 3d video content creation", МПК G06T 15/205.[3] PCT / IL2007 / 001432 WO2008062407A2 "3d geometric modeling and 3d video content creation", IPC G06T 15/205.

[4] Патент США №20160261844 "Methods and Apparatus for Enhancing Depth Maps with Polarization Cues" от 27.12.2015; МПК H04N 13/00, H04N 13/02 (прототип)[4] US Patent №20160261844 "Methods and Apparatus for Enhancing Depth Maps with Polarization Cues" dated 12/27/2015; IPC H04N 13/00, H04N 13/02 (prototype)

[5] Daisuke Miyazaki, Masataka Kagesaway and Katsushi Ikeuchi, "Polarization-based Transparent Surface Modeling from Two Views" Proceedings of the Ninth IEEE International Conference on Computer Vision, 2003[5] Daisuke Miyazaki, Masataka Kagesaway and Katsushi Ikeuchi, "Polarization-based Transparent Surface Modeling from Two Views" IEEE International Conference on Computer Vision, 2003

[6] Matthew Howard. (2018) CV online, [Shape from Polarisation] // (https://homepages.inf.ed.ac.uk/rbf/CVonline/LOCAL_COPIES/AV0405/HOWARD/prac2.htm 1)[6] Matthew Howard. (2018) CV online, [Shape from Polarisation] // (https://homepages.inf.ed.ac.uk/rbf/CVonline/LOCAL_COPIES/AV0405/HOWARD/prac2.htm 1)

Claims (4)

1. Способ реконструкции 3D модели статичного объекта, заключающийся в поляризационной стереосъемке статичного объекта при различных углах фильтрации поляризованного света при последовательном их изменении, по полученным двум формируемым наборам поляризованных изображений получают две поляризационные карты нормалей и разреженную карту глубины поверхности и по ним определяют дополненную поляризационную карту глубины, по которой определяют трехмерную форму поверхности статичного объекта, и по этой трехмерной форме поверхности получают 3D модель статичного объекта, отличающийся тем, что в каждом из двух формируемых наборов из не менее 4-х поляризованных изображений статичного объекта изменяют углы поляризации, которые выбирают равномерно в диапазоне от 0 до 180 град., каждый из формируемых наборов принимают в качестве базы для определения поляризованной карты нормалей, по каждому из двух наборов поляризованных изображений получают два скорректированных по интенсивности изображения, по которым получают стереокарты глубины, получают поляризационную карту глубины по двум поляризационным картам нормалей, после чего объединяют стереокарты глубины и поляризационную карту глубины в поляризационную стереокарту глубины и получают поверхностную карту нормалей на основе дополненной карты глубины, затем повторяют поляризационную стереосъемку не менее двух раз с разных ракурсов, попарно пересекающиеся области наблюдения статичного объекта, затем для каждого ракурса по дополненной поляризационной карте глубины получают поляризационное облако точек, которые объединяют в многоракурсное облако точек 3D поверхности статичного объекта, а трехмерную форму поверхности получают по сформированному многоракурсному облаку точек, а исходные поляризованные изображения статичного объекта корректируют по картам интенсивностей цвета, полученным из каждого набора поляризованных изображений, после чего сопоставляют скорректированные исходные поляризованные изображения статичного объекта с трехмерной поверхностью статичного объекта и по полученным результатам их сопоставления определяют 3D модель статичного объекта.1. A method of reconstructing a 3D model of a static object, consisting in polarizing stereo shooting of a static object at various filtering angles of polarized light when they are successively changing, two polarized normal maps and a rarefied surface depth map are obtained from the two formed sets of polarized images and the augmented polarization map is determined by them depth, which determine the three-dimensional shape of the surface of a static object, and on this three-dimensional shape of the surface, There is a 3D model of a static object, characterized in that in each of two formed sets of at least 4 polarized images of a static object, the polarization angles are changed, which are chosen uniformly in the range from 0 to 180 degrees. Each of the formed sets is taken as a base to determine the polarized normal map, for each of the two sets of polarized images, two intensity-corrected images are obtained, for which stereographic depth maps are obtained, a polarization depth map is obtained by two m polarization normal maps, then combine the stereo depth maps and the polarization depth map into a polarization stereo depth map and get a surface normal map based on the augmented depth map, then repeat the polarization stereo shooting at least two times from different angles, pairwise intersecting areas of the static object, then for of each angle, according to the augmented polarization depth map, a polarization point cloud is obtained, which merge into a multi-angle 3D point cloud. the static object and the three-dimensional shape of the surface are obtained from the formed multi-angle point cloud, and the original polarized images of the static object are corrected using the color intensity maps obtained from each set of polarized images, after which the corrected original polarized images of the static object are compared and The results of their comparison are determined by the 3D model of the static object. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество углов фильтрации выбирают по количеству поляризованных изображений в одном наборе изображений.2. The method according to p. 1, characterized in that the number of angles of filtration is chosen according to the number of polarized images in one set of images. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ракурсы поляризационной съемки выбирают равномерно вокруг статичного объекта.3. The method according to p. 1, characterized in that the angles of polarization shooting is chosen uniformly around a static object. 4. Устройство для реконструкции 3D модели статичного объекта по п. 1, содержащее систему из 2-х зафиксированных друг относительно друга камер получения изображений, одна из которых имеет расположенный перед ее объективом поворотный поляризационный фильтр, и вычислительное устройство, отличающееся тем, что вторая камера получения изображений снабжена расположенным перед ее объективом поворотным поляризационным фильтром, при этом поляризационные фильтры обеих камер имеют одинаковые углы поворота и соединены поворотным механизмом, оптические оси камер получения изображений расположены друг относительно друга параллельно, корпус каждой из камер изображений имеет по два разъема, один из которых соединен кабелем с вычислительным устройством, а другой со второй камерой получения изображений, к вычислительному устройству кабелем подсоединен поворотный стол для кругового вращения статичного объекта.4. A device for reconstruction of a 3D model of a static object according to claim 1, containing a system of 2 imaging cameras fixed relative to each other, one of which has a rotary polarizing filter located in front of its lens, and a computing device, characterized in that the second camera image acquisition is equipped with a rotary polarization filter located in front of its lens, while the polarization filters of both cameras have the same angles of rotation and are connected by a rotating mechanism, optically The axes of the image acquisition chambers are parallel to each other, the housing of each of the image cameras has two connectors, one of which is connected by cable to the computing device and the other to the second camera of image acquisition, a turntable for circular rotation of the static object is connected to the computing device. .
RU2018132707A 2018-09-14 2018-09-14 Method of reconstructing 3d model of static object and device for its implementation RU2693327C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132707A RU2693327C1 (en) 2018-09-14 2018-09-14 Method of reconstructing 3d model of static object and device for its implementation
EA201800533A EA035221B1 (en) 2018-09-14 2018-10-24 Method of reconstructing 3d model of static object and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018132707A RU2693327C1 (en) 2018-09-14 2018-09-14 Method of reconstructing 3d model of static object and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2693327C1 true RU2693327C1 (en) 2019-07-02

Family

ID=67252168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018132707A RU2693327C1 (en) 2018-09-14 2018-09-14 Method of reconstructing 3d model of static object and device for its implementation

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA035221B1 (en)
RU (1) RU2693327C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115482329A (en) * 2021-06-15 2022-12-16 上海科技大学 High-precision face reconstruction system, method, terminal and medium based on light polarization reflectivity
CN119063650A (en) * 2024-11-06 2024-12-03 中铁四局集团有限公司 Method and system for detecting and positioning bladder expansion based on machine vision
CN119515945A (en) * 2024-12-12 2025-02-25 北京航空航天大学 High-precision three-dimensional surface reconstruction method and device based on polarization information enhancement

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007057578A1 (en) * 2005-11-17 2007-05-24 Universite De Bourgogne Method and system for reconstructing surfaces of objects by polarization imagery
US20160261844A1 (en) * 2015-03-06 2016-09-08 Massachusetts Institute Of Technology Methods and Apparatus for Enhancing Depth Maps with Polarization Cues
WO2017085325A1 (en) * 2015-11-20 2017-05-26 Bitmanagement Software GmbH Device and method for superimposing at least one part of an object with a virtual surface
WO2017125507A1 (en) * 2016-01-19 2017-07-27 Zivid Labs As Imaging unit and system for obtaining a three-dimensional image
RU2653097C1 (en) * 2017-07-05 2018-05-07 Марина Витальевна Самойленко Method for restoring the form of a three-dimensional object by its two-dimensional images
WO2018084915A1 (en) * 2016-11-03 2018-05-11 Qualcomm Incorporated Enhanced depth map images for mobile devices
EP3392606A1 (en) * 2017-04-17 2018-10-24 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional inspection

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453922C2 (en) * 2010-02-12 2012-06-20 Георгий Русланович Вяхирев Method of displaying original three-dimensional scene based on results of capturing images in two-dimensional projection

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007057578A1 (en) * 2005-11-17 2007-05-24 Universite De Bourgogne Method and system for reconstructing surfaces of objects by polarization imagery
US20160261844A1 (en) * 2015-03-06 2016-09-08 Massachusetts Institute Of Technology Methods and Apparatus for Enhancing Depth Maps with Polarization Cues
WO2017085325A1 (en) * 2015-11-20 2017-05-26 Bitmanagement Software GmbH Device and method for superimposing at least one part of an object with a virtual surface
WO2017125507A1 (en) * 2016-01-19 2017-07-27 Zivid Labs As Imaging unit and system for obtaining a three-dimensional image
WO2018084915A1 (en) * 2016-11-03 2018-05-11 Qualcomm Incorporated Enhanced depth map images for mobile devices
EP3392606A1 (en) * 2017-04-17 2018-10-24 Faro Technologies, Inc. Three-dimensional inspection
RU2653097C1 (en) * 2017-07-05 2018-05-07 Марина Витальевна Самойленко Method for restoring the form of a three-dimensional object by its two-dimensional images

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115482329A (en) * 2021-06-15 2022-12-16 上海科技大学 High-precision face reconstruction system, method, terminal and medium based on light polarization reflectivity
CN119063650A (en) * 2024-11-06 2024-12-03 中铁四局集团有限公司 Method and system for detecting and positioning bladder expansion based on machine vision
CN119515945A (en) * 2024-12-12 2025-02-25 北京航空航天大学 High-precision three-dimensional surface reconstruction method and device based on polarization information enhancement

Also Published As

Publication number Publication date
EA201800533A1 (en) 2020-03-31
EA035221B1 (en) 2020-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114998499B (en) Binocular three-dimensional reconstruction method and system based on line laser galvanometer scanning
CN110672039B (en) An omnidirectional three-dimensional measurement method of objects based on flat mirrors
CN103971404B (en) 3D real-scene copying device having high cost performance
CN113029040B (en) Polarization phase deflection measurement method and device
CN105203044B (en) To calculate stereo vision three-dimensional measurement method and system of the laser speckle as texture
CN112053432A (en) Binocular vision three-dimensional reconstruction method based on structured light and polarization
WO2018171384A1 (en) Highly efficient three-dimensional image acquisition method based on multi-mode composite encoding and epipolar constraint
CN104596439A (en) Speckle matching and three-dimensional measuring method based on phase information aiding
CN108036740B (en) High-precision real-time three-dimensional color measurement system and method based on multiple viewing angles
CN110288699A (en) A three-dimensional reconstruction method based on structured light
Zhang et al. Three-dimensional shape measurement using a structured light system with dual cameras
CN105241397A (en) Real-time measuring splicing method and device based on structured light
CN112489109B (en) Three-dimensional imaging system method and device and three-dimensional imaging system
RU2693327C1 (en) Method of reconstructing 3d model of static object and device for its implementation
CN113256795B (en) Endoscopic three-dimensional detection method
CN116295113A (en) A Polarized 3D Imaging Method Fused with Fringe Projection
CN102506825B (en) Electric transmission and transformation equipment external insulated antifouling parameter photographic measurement method
CN118482665A (en) A structured light three-dimensional measurement method and device using polarization self-rotation filtering
CN106643563A (en) Table type large visual field three-dimensional scanning device and method
Liao et al. Digital image correlation assisted absolute phase unwrapping
CN110411376B (en) Method for separating phases of front surface and rear surface of transparent element for phase deflection measurement
CN109490251A (en) Underwater refractive index self-calibrating method based on light field multilayer refraction model
CN110375675A (en) Binocular optical grating projection measurement method based on space phase expansion
CN113847880B (en) High-precision measurement method for three-dimensional deformation of mirror surface
CN114459384B (en) A phase-shift profilometry method based on multi-angle sinusoidal fringe light field fusion

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200915