专利示意图

一、技术领域

三维重建技术领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请号：202311668579.4

发明人：李星辉、李一鸣

2.专利说明书摘要

一种基于深度学习的同步多投影单光栅三维重建方法，包括如下步骤：将投影光栅分别载入至少两个投影仪，控制至少两个投影仪同时向被测物体投影各自载入的相移光栅正弦条纹；相机拍摄在被测物体表面经过调制的叠加相移光栅；将叠加相移光栅输入经过数据集训练好的深度学习网络，通过深度学习网络系统预测被测物体在至少两个投影仪视角下的解包裹相位；基于预先标定好的系统参数和被测物体在两个投影仪视角下的解包裹相位，得到被测物体在至少两个投影仪视角下的三维点云，完成对被测物体多视角点云的三维测量重建。本发明仅利用单幅叠加相移光栅就可实现多视角的大范围三维重建，节约测量时间，同时提高了结构光三维重建的精度、速度和测量范围。

3.创新点

（1）第一个基于深度学习的双投影仪同时投影的结构光三维测量系统；

（2）可以让两个投影仪同时投影，仅仅需要两个投影仪同时投影一幅光栅，相机获取单幅叠加相移光栅。深度学习系统从单幅叠加相移光栅就可以完成对被测物体在双投影仪视角的三维重建。

4.痛点问题

（1）针对大范围快速三维重建和解决阴影和遮挡问题的需求，首次提出了基于深度学习的双投影仪单光栅三维重建技术。可以让两个投影仪在同时投影的情况下，单幅叠加相移光栅就可以实现两个投影仪视角的大范围三维重建；

（2）测量时间减少50%，与目前发表的学术论文中最快测量帧数方法相比，完成大范围三维重构，时间上减小50%。目前快速结构光三维测量技术的最高水平，是基于深度学习的单图结构光三重建技术，此方法在目前最高水平上测量时间减少50%；

（3）由于叠加相移光栅中相比于单侧相移光栅，含有更丰富的被测物体的相位信息，结合深度学习系统，可以提高被测物体的测量精度，信噪比；

（4）此技术可以推广到大视场多投影仪的应用场景下，多个投影仪同时投影，单幅叠加相移光栅的单幅大视场三维重建。以4投影仪为例，测量时间可以提升75%。由于多个投影仪光栅的信息补充，测量精度也会有相应的提升，多投影仪的串行投影三维重建还有很大的探索空间。此篇专利我们只讨论双投影单相机三维测量系统。

5.技术优势

针对双投影仪系统结构光束三维测量速高精度三维重建的需求，我们首次提出了一种基于深度学习的双投影仪单相机结构光三维测量系统（DL-DPSL），用于在两个投影仪同时投影的情况下，仅利用单幅叠加相移光栅完成两视角的三维信息的获取。是现有最快的双投影仪三维测量系统，打破了传统三维测量存在的测量时间长的弊端，也提高了基于深度学习的结构光三维重建技术的精度、速度和测量范围。

三、产业化信息

1.应用场景

应用在双投影结构光三维测量装置中，对物体进行快速高精度的三维测量。被测物体可以是一切非黑色，非透明物体。比如汽车零部件，航天航空器件，牙齿，医学整形，文物，全息3D等多种场景中。用于提高测量速度。

2.商业价值

此项技术拥有巨大的商业前景，对于汽车零部件行业有以下市场价值：（1）以测量对象轮毂为例，测量速度提高50%，能将工业流水线生产速率提高50%；（2）对轮毂形变的分析和检测，防止汽车在行驶过程中发生事故，能在一定程度上保障人的生命财产安全，有很重要的意义和需求。 

3.发展规划

（1）该技术可以用于各种零部件快速三维检测，比如航天发动机，汽车零部件等；

（2）后续将与这些企业展开合作，将现有的检测速度提升50%。

4.合作方式

面议

注:所有成果未经授权，请勿转载

联系方式：ttc@sz.tsinghua.edu.cn