本发明涉及三维扫描领域，具体而言，涉及一种基于单目三维扫描系统的三维重构方法和装置。
背景技术：
三维数字化技术是近年来国际上活跃研究的一个新兴交叉学科领域，被广泛的应用到逆向工程、文物保护、工业检测及虚拟现实等诸多领域。而手持便携式三维扫描仪以其便捷性，灵活性的优点在三维扫描领域被广泛应用。现有手持式三维扫描仪的原理主要是基于结构光的主动立体视觉方式，结构光的模式可以有多种，如红外激光散斑、DLP投影散斑、DLP投影的模拟激光条纹、激光条纹等。这些结构光模式中以DLP投影的模拟激光条纹，激光条纹为结构光的手持三维扫描仪的精度最高、扫描细节最好。以DLP投影的模拟激光条纹，激光条纹为结构光为例的基本工作流程是：
(1)对投射的条纹进行平面拟合；
(2)根据采集到的条纹图进行标志点提取及条纹中心提取；
(3)对条纹中心进行连通域分割，根据平面方程对左右相机图像上的条纹进行对应点匹配；
(4)利用两相机的极线约束关系查找左右相机图像上对应的标志点中心；
(5)根据扫描系统的标定参数，采用三维重建算法对已经匹配好的对应条纹及对应标志点中心进行三维重建；
(6)标志点拼接及条纹三维点旋转平移实现手持三维扫描。
上述过程中左右相机图像上的对应条纹匹配主要是基于条纹平面方程的指导，在条纹数量大于15的时候左右相机图像上的对应条纹的匹配错误率将显著提高，进而噪声增加降低扫描数据的准确性。当条纹数量小于15时扫描效率得不到有效提高。故而在固有的扫描帧率限制下提高扫描效率的有效方法是增加条纹数量同时提高条纹匹配的准确性。
但是现有的手持多条纹双目三维扫描技术，在扫描过程中，随着条纹数量增多对应点匹配错误率增大，导致扫描数据杂点增多；并且在扫描前，需要标定光平面，对系统的设备安装精度及稳定性的要求更苛刻；另外，随着条纹数量增加左右图像对应条纹的查找复杂度急速增加；以及，条纹数量会受到限制，无法充分利用相机视场的所有范围，使得扫描效率得不到提高；因为双目遮挡的原因导致部分被测物体的遮挡处无法三维重建；由于采用双目立体视觉，故而在被测物体表面呈阶梯状的情况下，造成视差不连续，出现误匹配的现象。
针对双目立体视觉三维重构会存在遮挡的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种基于单目三维扫描系统的三维重构方法和装置，以至少解决双目立体视觉三维重构会存在遮挡的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种基于单目三维扫描系统的三维重构方法，所述单目三维扫描系统包括：不可见结构光扫描模组、摄像机、投影设备，其中，所述方法包括：利用所述不可见结构光扫描模组采集被测物体的深度图，并将所述深度图转换为三维数据点集，其中，所述三维数据点集中包括多个三维点；确定所述多个三维点中的目标三维点所对应的目标光平面方程；将所述目标三维点投影到调制后的多线条纹图像上，确定所述调制后的多线条纹图像中的与所述目标光平面方程相对应的目标条纹，其中，所述调制后的多线条纹图像为利用所述投影设备将多线条纹图像投射到被测物体上后所述摄像机采集到的图像；根据所述目标光平面方程以及所述目标条纹的中心坐标获取所述目标条纹在所述摄像机坐标系中重构的三维点。
进一步地，在利用所述不可见结构光扫描模组采集所述被测物体的深度图，并将所述深度图转换为三维数据点集之前，所述方法还包括：对所述单目三维扫描系统进行标定，获取所述单目三维扫描系统的结构参数。
进一步地，对所述单目三维扫描系统进行标定，获取所述单目三维扫描系统的结构参数包括：对所述摄像机进行标定，获取所述摄像机的内外参数；获取所述不可见结构光扫描模组与所述摄像机之间的相对位置关系所对应的旋转平移矩阵；对所述多线条纹图像中的每个条纹对应的光平面方程进行标定，获取多个标定后的光平面方程。
进一步地，确定所述多个三维点中的目标三维点所对应的目标光平面方程包括：获取所述目标三维点到所述多个标定后的光平面方程的欧氏距离，并从所述多个标定后的光平面方程中确定出欧氏距离最短的光平面方程；在所述目标三维点到所述欧氏距离最短的光平面方程之间的欧式距离低于预定距离的情况下，将所述欧氏距离最短的光平面方程确定为所述目标光平面方程。
进一步地，将所述目标三维点投影到调制后的多线条纹图像上，确定所述调制后的多线条纹图像中的与所述目标光平面方程相对应的目标条纹包括：判断所述目标三维点在所述调制后的多线条纹图像中的投影点的预设范围内是否存在条纹线段，其中，所述条纹线段为对所述调制后的多线条纹图像进行中心线提取后对所述中心线连通域进行分割所形成的线段；在所述目标三维点在所述调制后的多线条纹图像中的投影点的预设范围内存在条纹线段的情况下，将所述条纹线段确定为与所述目标光平面方程相对应的所述目标条纹。
进一步地，根据所述目标光平面方程以及所述目标条纹的中心坐标获取所述目标条纹在所述摄像机坐标系中重构的三维点包括：按照以下方程计算所述三维点的坐标：AXi+BYi+CZi+D＝0；(u-cx)/fx＝Xi/Zi；(v-cy)/fy＝Yi/Zi；其中，(Xi、Yi、Zi)为所述三维点的坐标,A、B、C、D为所述目标光平面方程的系数，(u、v)为所述目标条纹的中心坐标，(cx、cy)为所述摄像机的主点坐标，fx、fy为所述摄像机的等效焦距。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时执行上述任一项所述的方法。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任一项所述的方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种基于单目三维扫描系统的三维重构装置，所述单目三维扫描系统包括：不可见结构光扫描模组、摄像机、投影设备，其中，所述装置包括：采集单元，用于利用所述不可见结构光扫描模组采集被测物体的深度图，并将所述深度图转换为三维数据点集，其中，所述三维数据点集中包括多个三维点；确定单元，用于确定所述多个三维点中的目标三维点所对应的目标光平面方程；投影单元，用于将所述目标三维点投影到调制后的多线条纹图像上，确定所述调制后的多线条纹图像中的与所述目标光平面方程相对应的目标条纹，其中，所述调制后的多线条纹图像为利用所述投影设备将多线条纹图像投射到被测物体上后所述摄像机采集到的图像；获取单元，用于根据所述目标光平面方程以及所述目标条纹的中心坐标获取所述目标条纹在所述摄像机坐标系中重构的三维点。
进一步地，所述装置还包括：标定模块，用于在利用所述不可见结构光扫描模组采集所述被测物体的深度图，并将所述深度图转换为三维数据点集之前，对所述单目三维扫描系统进行标定，获取所述单目三维扫描系统的结构参数。
在本发明实施例中，可以根据不可见结构光扫描模组采集的被测物体的深度图，确定深度图转换的三维数据点集中目标三维点对应的目标光平面方程，再确定单个摄像机采集的调制后的多线条纹图像中目标光平面方程对应的目标条纹，进而再根据目标光平面方程以及目标条纹的中心坐标获取目标条纹在摄像机坐标系中重构的三维点，实现了使用单目三维扫描系统准确重构三维点，完成三维扫描，避免了双目三维扫描系统采用双目立体视觉在被测物体表面呈阶梯状的情况下造成视觉不连续的问题，以及部分被测物体被遮挡，导致双目扫描系统的双摄像头无法采集遮挡部分的图像，进而无法对遮挡部分进行三维重建，解决了双目立体视觉三维重构会存在遮挡的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种可选的基于单目三维扫描系统的三维重构方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种可选的多线条纹解调图案的示意图；
图3是根据本发明实施例的一种可选的条纹线段分割及三维模组点云反投影的示意图；
图4是根据本发明实施例的一种可选的三维手持红外结构光三维模组与单目多条纹结合的三维扫描系统的结构的示意图；
图5是根据本发明实施例的一种可选的基于单目三维扫描系统的三维重构装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本发明实施例，提供了一种基于单目三维扫描系统的三维重构方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例的基于单目三维扫描系统的三维重构方法中的单目三维扫描系统可以包括：不可见结构光扫描模组、摄像机、投影设备，图1是根据本发明实施例的一种可选的基于单目三维扫描系统的三维重构方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，利用不可见结构光扫描模组采集被测物体的深度图，并将深度图转换为三维数据点集，其中，三维数据点集中包括多个三维点；
步骤S104，确定多个三维点中的目标三维点所对应的目标光平面方程；
步骤S106，将目标三维点投影到调制后的多线条纹图像上，确定调制后的多线条纹图像中的与目标光平面方程相对应的目标条纹，其中，调制后的多线条纹图像为利用投影设备将多线条纹图像投射到被测物体上后摄像机采集到的图像；
步骤S108，根据目标光平面方程以及目标条纹的中心坐标获取目标条纹在摄像机坐标系中重构的三维点。
通过上述步骤，可以根据不可见结构光扫描模组采集的被测物体的深度图，确定深度图转换的三维数据点集中目标三维点对应的目标光平面方程，再确定单个摄像机采集的调制后的多线条纹图像中目标光平面方程对应的目标条纹，进而再根据目标光平面方程以及目标条纹的中心坐标获取目标条纹在摄像机坐标系中重构的三维点，实现了使用单目三维扫描系统准确重构三维点，完成三维扫描，避免了双目三维扫描系统采用双目立体视觉在被测物体表面呈阶梯状的情况下造成视觉不连续的问题，以及部分被测物体被遮挡，导致双目扫描系统的双摄像头无法采集遮挡部分的图像，进而无法对遮挡部分进行三维重建，解决了双目立体视觉三维重构会存在遮挡的技术问题。
可选地，投影设备可以是数字投影仪，相应的投影的多线条纹图像可以为数字模拟激光多线条纹图像，其中，该数字模拟激光多线条纹图像可以由单目三维扫描系统中的计算机生成，并由数字投影仪投射到被测物体上。可选地，投影设备还可以是激光投射装置，相应地投影的多线条纹图像可以为激光多线条纹图像，该激光多线条纹图像可以由激光投射装置直接投射到被测物体上。此处需要说明的是，本发明实施例以投影设备为数字投影仪，投影的多线条纹图像为数字多线条纹图像为例进行说明，但并不限定投影设备只能为数字投影仪，投影的多线条纹图像只能为数字多线条纹图像。
作为一种可选的实施例，在利用不可见结构光扫描模组采集被测物体的深度图，并将深度图转换为三维数据点集之前，该实施还可以包括：对单目三维扫描系统进行标定，获取单目三维扫描系统的结构参数。
可选地，不可见结构光扫描模组可以是红外结构光扫描模组。
采用本发明上述实施例，可以先对单目三维扫描系统进行标定，获取单目三维扫描系统的结构参数，从而可以根据标定后获取准确的结构参数，准确重新构建三维点。
作为一种可选的实施例，对单目三维扫描系统进行标定，获取单目三维扫描系统的结构参数可以包括：对摄像机进行标定，获取摄像机的内外参数；获取不可见结构光扫描模组与摄像机之间的相对位置关系所对应的旋转平移矩阵；对多线条纹图像中的每个条纹对应的光平面方程进行标定，获取多个标定后的光平面方程。
采用本发明上述实施例，在对单目三维扫描系统进行标定的过程中，可以通过对摄像机进行标定，获取摄像机的内外参数；可以通过对不可见结构光扫描模组与摄像机之间的相对位置关系进行标定，获取不可见结构光扫描模组与摄像机之间的相对位置关系所对应的旋转评议矩阵；还可以通过对多线条纹图像中的每个条纹对应的光平面方程进行标定，获取多个标定后的光平面方程，从而可以根据摄像机的内外参数、旋转平移矩阵、光平面方程，准确重新构建三维点。
作为一种可选的实施例，确定多个三维点中的目标三维点所对应的目标光平面方程可以包括：获取目标三维点到多个标定后的光平面方程的欧氏距离，并从多个标定后的光平面方程中确定出欧氏距离最短的光平面方程；在目标三维点到欧氏距离最短的光平面方程之间的欧式距离低于预定距离的情况下，将欧氏距离最短的光平面方程确定为目标光平面方程。
采用本发明上述实施例，通过获取目标三维点到多个标定后的光平面方程的欧氏距离，以及从多个标定后的光平面方程中确定出欧氏距离最短的光平面方程，可以在目标三维点到欧氏距离最短的光平面方程之间的欧式距离低于预定距离的情况下，将欧氏距离最短的光平面方程确定为目标光平面方程，从而可以根据目标光平面方程，准确重新构建三维点。
作为一种可选的实施例，将目标三维点投影到调制后的多线条纹图像上，确定调制后的多线条纹图像中的与目标光平面方程相对应的目标条纹可以包括：判断目标三维点在调制后的多线条纹图像中的投影点的预设范围内是否存在条纹线段，其中，条纹线段为对调制后的多线条纹图像进行中心线提取后对中心线连通域进行分割所形成的线段；在目标三维点在调制后的多线条纹图像中的投影点的预设范围内存在条纹线段的情况下，将条纹线段确定为与目标光平面方程相对应的目标条纹。
采用本发明上述实施例，判断目标三维点在调制后的多线条纹图像中的投影点的预设范围内是否存在调制后的多线条纹图像进行中心线提取后对中心线连通域进行分割所形成的条纹线段，并在目标三维点在调制后的多线条纹图像中的投影点的预设范围内存在条纹线段的情况下，将条纹线段确定为与目标光平面方程相对应的目标条纹，从而可以确定条纹线段中与目标光平面方程对应的目标条纹，并使用目标光平面方程计算对应的目标条纹，准确重新构建三维点。
作为一种可选的实施例，根据目标光平面方程以及目标条纹的中心坐标获取目标条纹在摄像机坐标系中重构的三维点可以包括：按照以下方程计算三维点的坐标：AXi+BYi+CZi+D＝0；(u-cx)/fx＝Xi/Zi；(v-cy)/fy＝Yi/Zi；其中，(Xi、Yi、Zi)为三维点的坐标,A、B、C、D为目标光平面方程的系数，(u、v)为目标条纹的中心坐标，(cx、cy)为摄像机的主点坐标，fx、fy为摄像机的等效焦距。
采用本发明上述实施例，根据目标光平面方程的系数、(u、v)为目标条纹的中心坐标，(cx、cy)为摄像机的主点坐标，fx、fy为摄像机的等效焦距，可以准确得到(Xi、Yi、Zi)的三维点的坐标，准确构建三维点。
本发明还提供了一种优选实施例，该优选实施例提供了一种不同波段结构光结合的单目多线三维扫描方法。
本发明主要以不可见光波段(红外结构光)三维模组与单目可见光多线条纹结合所进行的技术改进作为例子。发明的目的在于利用红外结构光三维模组重构的三维数据指导单目多线条纹的三维重建，关键在于红外结构光三维模组三维重构数据指导单目多线条纹与光平面方程的准确匹配，提高多条纹的匹配准确性，增加匹配的条纹数量从而提高手持三维扫描系统的扫描效率。针对分辨率130万像素的相机可以达到100根条纹，同样的帧率与相机分辨率下，比现有技术上在扫描效率上提高10倍以上。同时可以实现多条纹扫描不用借助标志点而能根据特征实时拼接。
本发明提供的技术方案包括以下部分：设备构建、系统标定、数字投影与图像采集、确定点集PtS关联光平面方程的序号、指导多线条纹图像中对应条纹的匹配及三维重构。
可选地，可以通过构建由红外结构光三维扫描模组和一个摄像机与数字投影仪组成三维数字成像传感器，且设备组件之间的相对位置固定，在测量范围内摆放被测物体。
可选地，系统标定部分，包括：对相机进行标定从而获取相机的内外参，内参A，外参R、T，同时标定红外结构光三维扫描模组与相机之间的相对位置关系对应的旋转平移矩阵Ms。
可选地，系统标定部分，还包括：进行多线条纹的光平面标定，标定出每个条纹对应的光平面方程plane(i)＝{AXi+BYi+CZi+D＝0}，其中(Xi、Yi、Zi)为条纹线段在相机坐标系重构的三维点。
图2是根据本发明实施例的一种可选的多线条纹解调图案的示意图，如图2所示，由计算机生成一幅条纹数量大于15的数字多线条纹图案(条纹数量最大可以达到100条或者更高)，用数字投影仪向被测物体投射，数字激光图被物体的高度调制发生变形，产生调制后的数字多线条纹图案，相机同步采集调制后多线条纹图案。
可选地，可以确定点集PtS关联光平面方程的序号，通过获取红外结构光三维扫描模的三维数据PtS后，依次计算PtS三维点集中的每个三维点pt(i)(目标三维点)到每个光平面方程的欧式距离，设距离阈值vTH为0.5mm。假设pt(i)到第n个光平面方程的距离最短，且在vTH阈值范围内，则保留同时记录三维点pt(i)对应的第n个光平面方程。如果pt(i)关联不到光平面方程则删除此点。此时的点集PtS的每个三维点均对应相应的光平面方程。
图3是根据本发明实施例的一种可选的条纹线段分割及三维模组点云反投影的示意图，如图3所示，通过对调制后的多线条纹图案进行中心线提取，然后对每条中心线连通域的分割形成多条独立线段。然后将红外结构光三维模组的三维数据PtS中的pt(i)依次根据相机的标定内参投影到解调后的多线条纹图像上，如果pt(i)的投影点在八邻域内有多线条纹的独立线段，则该多线条纹的独立线段(目标条纹)对应第n个光平面方程(目标光平面方程)确定。
可选地，可以联合求解下列三个方程组即可解得多线条纹的三维点(Xi、Yi、Zi)(摄像机坐标系中重构的三维点),其中的已知量为：(A、B、C、D)为光平面方程系数，(u、v)为条纹中心坐标，(cx、cy)为相机主点坐标，fx、fy为等效焦距；：AXi+BYi+CZi+D＝0；(u-cx)/fx＝Xi/Zi；(v-cy)/fy＝Yi/Zi。
图4是根据本发明实施例的一种可选的三维手持红外结构光三维模组与单目多条纹结合的三维扫描系统的结构的示意图，如图4所示，该系统包括：数字投影仪101、摄像机102、红外结构光三维模组103、计算机104、以及被测样品105。
可选地，摄像机的内部参数：
可选地，摄像机外部参数：
T＝[-1.77 -5.5 450]。
可选地，红外结构光三维模组的内部参数：
可选地，红外结构光三维模组与相机的之间的系统结构参数：
Ts＝[91.3387 28.1183 1.7905]。
根据上述各部分，事先标定完多线条纹的光平面方程plane(i)＝{AXi+BYi+CZi+D＝0}，DLP对被测样品投射可见光波段的多线条纹，同步触发红外结构光三维模组采集被测物的三维数据及相机采集多线条纹，对采集到解调多线条纹图进行中心线提取及连通域分割。计算红外三维模组的三维数据到光平面方程的距离，在距离阈值内保留同时记录光平面方程序号。将该三维数据反投影到相机图像平面上，如与多线条纹线段有交集则确定了该线段对应的光平面方程。由多线条纹图像坐标与对应的光平面方程根据标定的相机参数解算出多线条纹的三维数据。
本发明提供的技术方案，可以利用不可见结构光波段三维重构数据指导可见光波段结构光的单目三维重建；可以实现可见光单目多线条纹与对应光平面方程的准确匹配；可以利用不可见光三维模组三维重构数据确定光平面方程；还可以实现单目多条纹扫描不用借助标志点而能根据特征实时拼接。
本发明提供的技术方案，可以简化单目多条纹与对应光平面方程匹配的难度，提高匹配的准确性。同时解除了现有技术上对投射条纹数量的限制，同等条件下扫描速率可以提升十倍以上。通过单目三维重构方式解决了双目立体视觉会存在遮挡的问题。不同波段结构光的协同扫描。
根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述的基于单目三维扫描系统的三维重构方法。
根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述的基于单目三维扫描系统的三维重构方法。
根据本发明实施例，还提供了一种基于单目三维扫描系统的三维重构装置实施例，需要说明的是，该基于单目三维扫描系统的三维重构装置可以用于执行本发明实施例中的基于单目三维扫描系统的三维重构方法，本发明实施例中的基于单目三维扫描系统的三维重构方法可以在该基于单目三维扫描系统的三维重构装置中执行。
本发明实施例的基于单目三维扫描系统的三维重构装置中的单目三维扫描系统可以包括：不可见结构光扫描模组、摄像机、投影设备，图5是根据本发明实施例的一种可选的基于单目三维扫描系统的三维重构装置的示意图，如图5所示，该装置可以包括：
采集单元61，用于利用不可见结构光扫描模组采集被测物体的深度图，并将深度图转换为三维数据点集，其中，三维数据点集中包括多个三维点；确定单元63，用于确定多个三维点中的目标三维点所对应的目标光平面方程；投影单元65，用于将目标三维点投影到调制后的多线条纹图像上，确定调制后的多线条纹图像中的与目标光平面方程相对应的目标条纹，其中，调制后的多线条纹图像为利用投影设备将多线条纹图像投射到被测物体上后摄像机采集到的图像；获取单元67，用于根据目标光平面方程以及目标条纹的中心坐标获取目标条纹在摄像机坐标系中重构的三维点。
需要说明的是，该实施例中的采集单元61可以用于执行本申请实施例中的步骤S102，该实施例中的确定单元63可以用于执行本申请实施例中的步骤S104，该实施例中的投影单元65可以用于执行本申请实施例中的步骤S106，该实施例中的获取单元6可以用于执行本申请实施例中的步骤S108。上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。
本发明上述实施例，可以根据不可见结构光扫描模组采集的被测物体的深度图，确定深度图转换的三维数据点集中目标三维点对应的目标光平面方程，再确定单个摄像机采集的调制后的多线条纹图像中目标光平面方程对应的目标条纹，进而再根据目标光平面方程以及目标条纹的中心坐标获取目标条纹在摄像机坐标系中重构的三维点，实现了使用单目三维扫描系统准确重构三维点，完成三维扫描，避免了双目三维扫描系统采用双目立体视觉在被测物体表面呈阶梯状的情况下造成视觉不连续的问题，以及部分被测物体被遮挡，导致双目扫描系统的双摄像头无法采集遮挡部分的图像，进而无法对遮挡部分进行三维重建，解决了双目立体视觉三维重构会存在遮挡的技术问题。
作为一种可选的实施例，装置还包括：标定模块，用于在利用不可见结构光扫描模组采集被测物体的深度图，并将深度图转换为三维数据点集之前，对单目三维扫描系统进行标定，获取单目三维扫描系统的结构参数。
作为一种可选的实施例，标定模块包括：第一标定子模块，用于对摄像机进行标定，获取摄像机的内外参数；第一获取模块，用于获取不可见结构光扫描模组与摄像机之间的相对位置关系所对应的旋转平移矩阵；第二标定子模块，用于对多线条纹图像中的每个条纹对应的光平面方程进行标定，获取多个标定后的光平面方程。
作为一种可选的实施例，确定单元包括：第二获取模块，用于获取目标三维点到多个标定后的光平面方程的欧氏距离，并从多个标定后的光平面方程中确定出欧氏距离最短的光平面方程；第一确定模块，用于在目标三维点到欧氏距离最短的光平面方程之间的欧式距离低于预定距离的情况下，将欧氏距离最短的光平面方程确定为目标光平面方程。
作为一种可选的实施例，投影单元包括：判断模块，用于判断目标三维点在调制后的多线条纹图像中的投影点的预设范围内是否存在条纹线段，其中，条纹线段为对调制后的多线条纹图像进行中心线提取后对中心线连通域进行分割所形成的线段；第二确定模块，用于在目标三维点在调制后的多线条纹图像中的投影点的预设范围内存在条纹线段的情况下，将条纹线段确定为与目标光平面方程相对应的目标条纹。
作为一种可选的实施例，获取单元包括：计算模块，用于按照以下方程计算三维点的坐标：AXi+BYi+CZi+D＝0；(u-cx)/fx＝Xi/Zi；(v-cy)/fy＝Yi/Zi；其中，(Xi、Yi、Zi)为三维点的坐标,A、B、C、D为目标光平面方程的系数，(u、v)为目标条纹的中心坐标，(cx、cy)为摄像机的主点坐标，fx、fy为摄像机的等效焦距。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。