CN105809736B - 一种管路的三维重建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种管路的三维重建方法及装置，其中该三维重建方法包括：获取多张待重建管路的第一图像；根据多张第一图像中的待重建管路，确定出待重建管路的离散模型；根据待重建管路的离散模型，确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置；根据待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置，确定出待重建管路的三维模型。本发明的实施例能精准、快速的完成对待重建管路的重建。

Description

一种管路的三维重建方法及装置

技术领域

本发明涉及视觉重建技术领域，特别涉及一种管路的三维重建方法及装置。

背景技术

复杂的管路系统广泛存在于航空航天等复杂机电产品中，它的几何尺寸精度不仅会影响管路安装的可靠性，还会影响产品的质量。然而，管路的几何尺寸很难通过一次加工即满足精度要求。因此，在生产过程中，需要测量加工后的管路，然后根据测量结果修正管路几何尺寸误差，使管路的几何尺寸达到精度要求。目前，在工程中，普遍采用重建的方法测量管路几何尺寸，这些重建方法主要分为接触式方法和非接触式方法。

其中，接触式方法主要利用三坐标测量仪实现，其原理为：在管路表面取采样点，通过将采样点拟合成直线段或者圆弧段，重建管路三维模型。该方法需要人为控制三坐标测量仪的探头，当管路具有较短的直线段或者圆弧段时，为了获得直线段或者圆弧段上的采样点，探头要准确的落在直线段或者圆弧段上，否则，就会影响重建结果。由此可见，这种方法费时费力。

非接触式方法主要包括：激光扫描法和机器视觉法。其中，激光扫描法为：利用激光扫描仪扫描管路表面，得到管路表面点云数据，通过处理这些点云数据，得到管路模型。但该方法获得的点云数据量大，计算时间长，且管路多由金属材料制成，表面的反光特性会在点云中造成噪点，甚至产生空洞，会增加数据处理难度，甚至影响最终结果。机器视觉法为：通过设计模型与图像中管路进行匹配，得到管路的空间姿态。而管路加工后会发生变形，所以，管路的实际形状和设计模型存在差别。因此目前机器视觉方法对设计模型的依赖，不适于与对加工后管路的测量。

综上所述，目前重建管路的方法的缺陷主要体现在，精度不高、耗时较长。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种管路的三维重建方法及装置，能精准、快速的完成对待重建管路的重建。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种管路的三维重建方法，该三维重建方法包括：

获取多张待重建管路的第一图像；

根据多张第一图像中的待重建管路，确定出待重建管路的离散模型；

根据待重建管路的离散模型，确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置；

根据待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置，确定出待重建管路的三维模型。

其中，获取多张待重建管路的第一图像的步骤，包括：

通过多目相机，采集得到多张待重建管路的第二图像；

根据每张第二图像中待重建管路与背景的灰度差异，分割出每张第二图像中的待重建管路，得到多张待重建管路的第一图像。

其中，根据多张第一图像中的待重建管路，确定出待重建管路的离散模型的步骤，包括：

确定出各第一图像中重建待重建管路的起始点；

从起始点开始，分别朝第一方向和第二方向构建圆柱段，第一方向为第一图像中重建待重建管路的起始点至待重建管路的第一端的方向，第二方向为第一图像中重建待重建管路的起始点至待重建管路的第二端的方向；

根据构建得到的圆柱段，确定出待重建管路的离散模型。

其中，确定出各第一图像中重建待重建管路的起始点的步骤，包括：

从多张第一图像中选择任意一张第一图像作为第三图像；

将第三图像中待重建管路上除待重建管路的两个端点之外的任一点，作为第三图像中重建待重建管路的起始点；

以第三图像中的起始点为基准，在多张第一图像中除第三图像之外的每张第一图像中生成极线；

将多张第一图像中除第三图像之外的每张第一图像中的极线与待重建管路的交点，作为每张第一图像中重建待重建管路的起始点。

其中，从起始点开始，分别朝第一方向和第二方向构建圆柱段的步骤，包括：

选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第一管路段，第一管路段的起始点为第一图像中重建待重建管路的起始点，第一管路段的终止点为第一图像中重建待重建管路的起始点朝第一方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

构建一个第一预设长度的第一圆柱段，并调整第一圆柱段的位姿，使第一圆柱段的边缘与各第一图像中的第一管路段的边缘相吻合；

选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第二管路段，第二管路段的起始点与第一管路段的终止点重合，第二管路段的终止点为第二管路段的起始点朝第一方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

紧挨着第一圆柱段构建一个第一预设长度的第二圆柱段，并调整第二圆柱段的位姿，使第二圆柱段的边缘与各第一图像中的第二管路段的边缘相吻合；

继续选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的新的第二管路段，直至所选取的新的第二管路段的终止点与第一图像中待重建管路的第一端之间的距离小于第二预设长度，并在选取一新的第二管路段时，紧挨着调整位姿后的第二圆柱段构建一新的第二圆柱段，并调整新的第二圆柱段的位姿，使新的第二圆柱段的边缘与各第一图像中新的第二管路段的边缘相吻合；

选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第三管路段，第三管路段的起始点为第一图像中重建待重建管路的起始点，第三管路段的终止点为第一图像中重建待重建管路的起始点朝第二方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

构建一个第一预设长度的第三圆柱段，并调整第三圆柱段的位姿，使第三圆柱段的边缘与各第一图像中的第三管路段的边缘相吻合；

选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第四管路段，第四管路段的起始点与第三管路段的终止点重合，第四管路段的终止点为第四管路段的起始点朝第二方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

紧挨着第三圆柱段构建一个第一预设长度的第四圆柱段，并调整第四圆柱段的位姿，使第四圆柱段的边缘与各第一图像中的第四管路段的边缘相吻合；

继续选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的新的第四管路段，直至所选取的新的第四管路段的终止点与第一图像中待重建管路的第二端之间的距离小于第三预设长度，并在选取一新的第四管路段时，紧挨着调整位姿后的第四圆柱段构建一新的第四圆柱段，并调整新的第四圆柱段的位姿，使新的第四圆柱段的边缘与各第一图像中新的第四管路段的边缘相吻合。

其中，根据待重建管路的离散模型，确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置的步骤，包括：

从离散模型中的多个圆柱段中，识别出属于待重建管路的直线段的第五圆柱段；

将识别出的第五圆柱段拟合成直线段；

根据拟合成的直线段，确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置。

其中，从离散模型中的多个圆柱段中，识别出属于待重建管路的直线段的第五圆柱段的步骤，包括：

将圆柱段与各第一图像中的第五管路段进行匹配，得到圆柱段的匹配误差值，圆柱段的边缘与第五管路段的边缘相吻合；

判断圆柱段的匹配误差值是否小于或等于预设误差值；

若圆柱段的匹配误差值小于或等于预设误差值，则确定圆柱段为属于待重建管路的直线段的第五圆柱段。

其中，根据拟合成的直线段，确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置的步骤，包括：

计算每相邻两直线段所在直线的交点的空间位置，将交点的空间位置作为待重建管路的控制点的空间位置，并根据各控制点的空间位置和各直线段，生成待重建管路的初始模型；

调整初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合；

根据初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合时的，初始模型中待重建管路的第一端的空间位置确定出待重建管路的第一端点的空间位置；

调整初始模型中位于待重建管路的第二端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合；

根据初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合时的，初始模型中待重建管路的第二端的空间位置确定出待重建管路的第二端点的空间位置，待重建管路的第一端点和待重建管路的第二端点分别为待重建管路的两个端点。

其中，根据待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置，确定出待重建管路的三维模型的步骤，包括：

根据待重建管路的两个端点的空间位置、位于两个端点之间的控制点的空间位置，以及待重建管路的弯曲半径，得到待重建管路的三维模型。

本发明的实施例还提供了一种管路的三维重建装置，该三维重建装置包括：

获取模块，用于获取多张待重建管路的第一图像；

第一确定模块，用于根据多张第一图像中的待重建管路，确定出待重建管路的离散模型；

第二确定模块，用于根据待重建管路的离散模型，确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置；

第三确定模块，用于根据待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置，确定出待重建管路的三维模型。

其中，获取模块包括：

采集单元，用于通过多目相机，采集得到多张待重建管路的第二图像；

分割单元，用于根据每张第二图像中待重建管路与背景的灰度差异，分割出每张第二图像中的待重建管路，得到多张待重建管路的第一图像。

其中，第一确定模块包括：

第一确定单元，用于确定出各第一图像中重建待重建管路的起始点；

构建单元，用于从起始点开始，分别朝第一方向和第二方向构建圆柱段，第一方向为第一图像中重建待重建管路的起始点至待重建管路的第一端的方向，第二方向为第一图像中重建待重建管路的起始点至待重建管路的第二端的方向；

第二确定单元，用于根据构建得到的圆柱段，确定出待重建管路的离散模型。

其中，第一确定单元包括：

第一确定子单元，用于从多张第一图像中选择任意一张第一图像作为第三图像；

第二确定子单元，用于将第三图像中待重建管路上除待重建管路的两个端点之外的任一点，作为第三图像中重建待重建管路的起始点；

第三确定子单元，用于以第三图像中的起始点为基准，在多张第一图像中除第三图像之外的每张第一图像中生成极线；

第四确定子单元，用于将多张第一图像中除第三图像之外的每张第一图像中的极线与待重建管路的交点，作为每张第一图像中重建待重建管路的起始点。

其中，构建单元包括：

第一构建子单元，用于选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第一管路段，第一管路段的起始点为第一图像中重建待重建管路的起始点，第一管路段的终止点为第一图像中重建待重建管路的起始点朝第一方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

第二构建子单元，用于构建一个第一预设长度的第一圆柱段，并调整第一圆柱段的位姿，使第一圆柱段的边缘与各第一图像中的第一管路段的边缘相吻合；

第三构建子单元，用于选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第二管路段，第二管路段的起始点与第一管路段的终止点重合，第二管路段的终止点为第二管路段的起始点朝第一方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

第四构建子单元，用于紧挨着第一圆柱段构建一个第一预设长度的第二圆柱段，并调整第二圆柱段的位姿，使第二圆柱段的边缘与各第一图像中的第二管路段的边缘相吻合；

第五构建子单元，用于继续选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的新的第二管路段，直至所选取的新的第二管路段的终止点与第一图像中待重建管路的第一端之间的距离小于第二预设长度，并在选取一新的第二管路段时，紧挨着调整位姿后的第二圆柱段构建一新的第二圆柱段，并调整新的第二圆柱段的位姿，使新的第二圆柱段的边缘与各第一图像中新的第二管路段的边缘相吻合；

第六构建子单元，用于选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第三管路段，第三管路段的起始点为第一图像中重建待重建管路的起始点，第三管路段的终止点为第一图像中重建待重建管路的起始点朝第二方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

第七构建子单元，用于构建一个第一预设长度的第三圆柱段，并调整第三圆柱段的位姿，使第三圆柱段的边缘与各第一图像中的第三管路段的边缘相吻合；

第八构建子单元，用于选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第四管路段，第四管路段的起始点与第三管路段的终止点重合，第四管路段的终止点为第四管路段的起始点朝第二方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

第九构建子单元，用于紧挨着第三圆柱段构建一个第一预设长度的第四圆柱段，并调整第四圆柱段的位姿，使第四圆柱段的边缘与各第一图像中的第四管路段的边缘相吻合；

第十构建子单元，用于继续选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的新的第四管路段，直至所选取的新的第四管路段的终止点与第一图像中待重建管路的第二端之间的距离小于第三预设长度，并在选取一新的第四管路段时，紧挨着调整位姿后的第四圆柱段构建一新的第四圆柱段，并调整新的第四圆柱段的位姿，使新的第四圆柱段的边缘与各第一图像中新的第四管路段的边缘相吻合。

其中，第二确定模块包括：

识别单元，用于从离散模型中的多个圆柱段中，识别出属于待重建管路的直线段的第五圆柱段；

拟合单元，用于将识别出的第五圆柱段拟合成直线段；

第三确定单元，用于根据拟合成的直线段，确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置。

其中，识别单元包括：

第一识别子单元，用于将圆柱段与各第一图像中的第五管路段进行匹配，得到圆柱段的匹配误差值，圆柱段的边缘与第五管路段的边缘相吻合；

第二识别子单元，用于判断圆柱段的匹配误差值是否小于或等于预设误差值，并若圆柱段的匹配误差值小于或等于预设误差值，则触发第三识别子单元；

第三识别子单元，用于根据第二识别子单元的触发，确定圆柱段为属于待重建管路的直线段的第五圆柱段。

其中，第三确定单元包括：

计算子单元，用于计算每相邻两直线段所在直线的交点的空间位置，将交点的空间位置作为待重建管路的控制点的空间位置，并根据各控制点的空间位置和各直线段，生成待重建管路的初始模型；

第一调整子单元，用于调整初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合；

第五确定子单元，用于根据初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合时的，初始模型中待重建管路的第一端的空间位置确定出待重建管路的第一端点的空间位置；

第二调整子单元，用于调整初始模型中位于待重建管路的第二端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合；

第六确定子单元，用于根据初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合时的，初始模型中待重建管路的第二端的空间位置确定出待重建管路的第二端点的空间位置，待重建管路的第一端点和待重建管路的第二端点分别为待重建管路的两个端点。

其中，第三确定模块包括：

第四确定单元，用于根据待重建管路的两个端点的空间位置、位于两个端点之间的控制点的空间位置，以及待重建管路的弯曲半径，得到待重建管路的三维模型。

本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

在本发明的实施例中，通过根据获取到的多张待重建管路的第一图像，确定出待重建管路的离散模型，并根据离散模型确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置，进而确定出待重建管路的三维模型，解决了重建待重建管路时，精度不高、耗时较长的问题，达到了精准、快速的完成对待重建管路的重建的效果。

附图说明

图1为本发明第一实施例中管路的三维重建方法的流程图；

图2为本发明第一实施例中图1中步骤S102的具体流程图；

图3为本发明第一实施例中第一图像的示意图；

图4为本发明第一实施例中构建第一圆柱段的示意图；

图5为本发明第一实施例中图1中步骤S103的具体流程图；

图6为本发明第一实施例中调整初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度的示意图；

图7为本发明第一实施例中根据待重建管路的两个端点，以及控制点的空间位置确定出待重建管路的三维模型的示意图；

图8为本发明第二实施例中管路的三维重建装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

第一实施例

如图1所示，本发明的第一实施例提供了一种管路的三维重建方法，该三维重建方法包括：

步骤S101，获取多张待重建管路的第一图像。

在本发明的第一实施例中，可通过多目相机，采集得到多张待重建管路的第二图像，并根据每张第二图像中待重建管路与背景的灰度差异，分割出每张第二图像中的待重建管路，得到多张待重建管路的第一图像。

步骤S102，根据多张第一图像中的待重建管路，确定出待重建管路的离散模型。

在本发明的第一实施例中，待重建管路的离散模型包括多个圆柱段。

步骤S103，根据待重建管路的离散模型，确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置。

步骤S104，根据待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置，确定出待重建管路的三维模型。

在本发明的第一实施例中，如图2所示，上述步骤S102具体包括如下步骤：

步骤S201，确定出各第一图像中重建待重建管路的起始点。

在本发明的第一实施例中，各第一图像中重建待重建管路的起始点为待重建管路的同一位置(例如，待重建管路的中点)。

其中，确定出各第一图像中重建待重建管路的起始点的具体实现方式如下：

第一步，从多张第一图像中选择任意一张第一图像作为第三图像；

第二步，将第三图像中待重建管路上除待重建管路的两个端点之外的任一点，作为第三图像中重建待重建管路的起始点；

第三步，以第三图像中的起始点为基准，在多张第一图像中除第三图像之外的每张第一图像中生成极线；

第四步，将多张第一图像中除第三图像之外的每张第一图像中的极线与待重建管路的交点，作为每张第一图像中重建待重建管路的起始点。即，确定多张第一图像中除第三图像之外的每张第一图像中重建待重建管路的起始点的方式为：将第一图像中极线与待重建管路的交点作为这张第一图像中重建待重建管路的起始点。

在此，以一具体实例进一步阐述上述步骤S201，假设在第三图像中，选择待重建管路的中点作为第三图像中重建待重建管路的起始点，那么，多张第一图像中除第三图像之外的其他第一图像中重建待重建管路的起始点也为待重建管路的中点。但需要说明的是，若某张第一图像中未拍摄到待重建管路的中点，而只拍摄到了待重建管路的首端的部分，那么便不需要确定该第一图像中重建待重建管路的起始点。

步骤S202，从起始点开始，分别朝第一方向和第二方向构建圆柱段。

在本发明的第一实施例中，如图3所示，第一方向1为第一图像5中重建待重建管路2的起始点3至待重建管路2的第一端的方向，第二方向4为第一图像5中重建待重建管路2的起始点3至待重建管路2的第二端的方向。其中，待重建管路2的第一端为待重建管路2的首端和末端中的一端，而待重建管路2的第二端为待重建管路2的首端和末端中的另一端。

步骤S203，根据构建得到的圆柱段，确定出待重建管路的离散模型。

在本发明的第一实施例中，上述步骤S202具体包括如下步骤：

第一步，选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第一管路段。

其中，第一管路段的起始点为第一图像中重建待重建管路的起始点，第一管路段的终止点为第一图像中重建待重建管路的起始点朝第一方向延伸第一预设长度(例如4毫米)到达的一分段点。

第二步，构建一个第一预设长度的第一圆柱段，并调整第一圆柱段的位姿，使第一圆柱段的边缘与各第一图像中的第一管路段的边缘相吻合。

其中，在调整第一圆柱段的位姿，使第一圆柱段的边缘与各第一图像中的第一管路段的边缘相吻合时，需要获取并结合多目相机的参数进行调整。而多目相机的参数包括相机主距、主点坐标、畸变系数、x方向和y方向上的比例系数、相机坐标系和世界坐标系的转换关系，以及不同相机坐标系间的转换关系等。需要说明的是，结合多目相机的参数，调整第一圆柱段的位姿，使第一圆柱段的边缘与各第一图像中的第一管路段的边缘相吻合对于本领域的技术人员而言，属于公知常识，因此，在此不进行过多赘述。

第三步，选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第二管路段。

其中，第二管路段的起始点与第一管路段的终止点重合，第二管路段的终止点为第二管路段的起始点朝第一方向延伸第一预设长度(例如4毫米)到达的一分段点。

第四步，紧挨着第一圆柱段构建一个第一预设长度的第二圆柱段，并调整第二圆柱段的位姿，使第二圆柱段的边缘与各第一图像中的第二管路段的边缘相吻合。

其中，与调整第一圆柱段的位姿类似，在调整第二圆柱段的位姿，使第二圆柱段的边缘与各第一图像中的第二管路段的边缘相吻合时，也需要结合多目相机的参数进行调整。

第五步，继续选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的新的第二管路段，直至所选取的新的第二管路段的终止点与第一图像中待重建管路的第一端之间的距离小于第二预设长度(例如3毫米、5毫米等)，并在选取一新的第二管路段时，紧挨着调整位姿后的第二圆柱段构建一新的第二圆柱段，并调整新的第二圆柱段的位姿，使新的第二圆柱段的边缘与各第一图像中新的第二管路段的边缘相吻合。

其中，在调整新的第二圆柱段的位姿，使新的第二圆柱段的边缘与各第一图像中新的第二管路段的边缘相吻合时，需要结合多目相机的参数进行调整。

第六步，选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第三管路段。

其中，第三管路段的起始点为第一图像中重建待重建管路的起始点，第三管路段的终止点为第一图像中重建待重建管路的起始点朝第二方向延伸第一预设长度(例如4毫米)到达的一分段点。

第七步，构建一个第一预设长度的第三圆柱段，并调整第三圆柱段的位姿，使第三圆柱段的边缘与各第一图像中的第三管路段的边缘相吻合。

其中，在调整第三圆柱段的位姿，使第三圆柱段的边缘与各第一图像中第三管路段的边缘相吻合时，需要结合多目相机的参数进行调整。

第八步，选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第四管路段。

其中，第四管路段的起始点与第三管路段的终止点重合，第四管路段的终止点为第四管路段的起始点朝第二方向延伸第一预设长度到达的一分段点。

第九步，紧挨着第三圆柱段构建一个第一预设长度的第四圆柱段，并调整第四圆柱段的位姿，使第四圆柱段的边缘与各第一图像中的第四管路段的边缘相吻合。

其中，在调整第四圆柱段的位姿，使第四圆柱段的边缘与各第一图像中第四管路段的边缘相吻合时，需要结合多目相机的参数进行调整。

第十步，继续选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的新的第四管路段，直至所选取的新的第四管路段的终止点与第一图像中待重建管路的第二端之间的距离小于第三预设长度(例如3毫米、5毫米等)，并在选取一新的第四管路段时，紧挨着调整位姿后的第四圆柱段构建一新的第四圆柱段，并调整新的第四圆柱段的位姿，使新的第四圆柱段的边缘与各第一图像中新的第四管路段的边缘相吻合。

其中，在调整新的第四圆柱段的位姿，使新的第四圆柱段的边缘与各第一图像中新的第四管路段的边缘相吻合时，需要结合多目相机的参数进行调整。

需要说明的是，在本发明的第一实施例中，既可以从起始点先朝待重建管路的第一端构建圆柱段，再朝待重建管路的第二端构建圆柱段，也可以从起始点先朝待重建管路的第二端构建圆柱段，再朝待重建管路的第一端构建圆柱段。

在本发明的第一实施例中，以一具体实例阐述上述第一圆柱段的构建。在此，假设第一图像的张数为3张，如图4所示，首先选择这3张第一图像5中待重建管路2上同一位置处的第一管路段(如图4中第一图像5中加有“\”的管路段)，然后在空间构建一个第一圆柱段6，最后调整该第一圆柱段6的位姿，使该第一圆柱段6的边缘与3张第一图像5中的第一管路段的边缘相吻合。

需要说明的是，上述第二圆柱段、新的第二圆柱段、第三圆柱段、第四圆柱段，以及新的第四圆柱段的构建方式与第一圆柱段的构建方式类似，因此，在此不再举过多的实例阐述各圆柱段的构建。

在本发明的第一实施例中，由于待重建管路的离散模型中的各圆柱段是由不同方位的相机拍摄出来的图像共同决定的，从而使得构建出来的待重建管路的三维模型的精度高。

在本发明的第一实施例，如图5所示，上述步骤S103具体包括如下步骤：

步骤S501，从离散模型中的多个圆柱段中，识别出属于待重建管路的直线段的第五圆柱段。

在本发明的第一实施例中，识别出属于待重建管路的直线段的第五圆柱段具体包括如下步骤：

第一步，将圆柱段与各第一图像中的第五管路段进行匹配，得到圆柱段的匹配误差值。其中，圆柱段的边缘与第五管路段的边缘相吻合。

第二步，判断圆柱段的匹配误差值是否小于或等于预设误差值，若圆柱段的匹配误差值小于或等于预设误差值，则确定圆柱段为属于待重建管路的直线段的第五圆柱段。当然，若圆柱段的匹配误差值大于预设误差值，则确定该圆柱段为属于待重建管路的圆弧段的圆柱段。

步骤S502，将识别出的第五圆柱段拟合成直线段。

需要说明的是，在本发明的第一实施例中，识别出的第五圆柱段的数量为多个。

步骤S503，根据拟合成的直线段，确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置。

在本发明的第一实施例中，上述步骤S503具体包括如下步骤：

第一步，计算每相邻两直线段所在直线的交点的空间位置，将交点的空间位置作为待重建管路的控制点的空间位置，并根据各控制点的空间位置和各直线段，生成待重建管路的初始模型。

需要说明的是，对于本领域的技术人员而言，计算每相邻两直线段所在直线的交点的空间位置，属于公知常识，因此，在此不过多赘述。

第二步，调整初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合。

其中，在调整初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合时，需要结合多目相机的参数进行调整。但结合多目相机的参数进行调整，对于本领域的技术人员而言，属于公知常识，因此，在此不过多赘述。

第三步，根据初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合时的，初始模型中待重建管路的第一端的空间位置确定出待重建管路的第一端点的空间位置。即，将初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合时的，初始模型中待重建管路的第一端的空间位置作为待重建管路的第一端点的空间位置。

第四步，调整初始模型中位于待重建管路的第二端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合。

第五步，根据初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合时的，初始模型中待重建管路的第二端的空间位置确定出待重建管路的第二端点的空间位置。即，将初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合时的，初始模型中待重建管路的第二端的空间位置作为待重建管路的第二端点的空间位置。

其中，待重建管路的第一端点和待重建管路的第二端点分别为待重建管路的两个端点。

其中，在调整初始模型中位于待重建管路的第二端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合时，需要结合多目相机的参数进行调整。

需要说明的是，在本发明的第一实施例中，并不限定确定待重建管路的第一端点的空间位置和待重建管路的第二端点的空间位置的先后顺序。

在本发明的第一实施例中，以一具体实例阐述上述调整初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在某第一图像中的投影与该第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合的过程。在此，假设待重建管路的第一端点为待重建管路的首端。如图6所示，首先获得初始模型7中待重建管路2的第一端的边缘，在某张第一图像5中的投影(如图6中的虚线)，若初始模型7中待重建管路2的第一端的边缘，在某张第一图像5中的投影与该第一图像5中待重建管路2的第一端的边缘不重合，则一直调整初始模型7中位于待重建管路2的第一端位置处(即待重建管路2的首端位置处)的直线段的长度，直至初始模型7中待重建管路2的第一端的边缘，在某张第一图像5中的投影与该第一图像5中待重建管路2的第一端的边缘相重合。

需要说明的是，在此只用实例阐述了调整初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在某第一图像中的投影与该第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合的过程，而在实际确定待重建管路的第一端点的空间位置的过程中，需要调整初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合(即初始模型中待重建管路的第一端的边缘在每张第一图像中的投影，均与对应第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合，例如初始模型中待重建管路的第一端的边缘在标号为1的第一图像中的投影，与标号为1的第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合)，但调整初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在每第一图像中的投影与该第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合的过程，与上述调整初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在某第一图像中的投影与该第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合的过程类似，因此在此不进行过多赘述。需要进一步说明的是，上述调整初始模型中位于待重建管路的第二端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合的过程，与调整初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合的过程类似，因此，在此也不进行过多赘述。

在本发明的第一实施例中，在通过上述步骤S503确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置后，如图7所示，便可以根据待重建管路2的两个端点(即待重建管路2的第一端点8和待重建管路2的第二端点9)的空间位置、位于两个端点之间的控制点10的空间位置，以及待重建管路2的弯曲半径，得到待重建管路2的三维模型。其中，待重建管路2的弯曲半径可以是预先存储的。

在本发明的第一实施例中，通过根据获取到的多张待重建管路的第一图像，确定出待重建管路的离散模型，并根据离散模型确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置，进而确定出待重建管路的三维模型，解决了重建待重建管路时，精度不高、耗时较长的问题，达到了精准、快速的完成对待重建管路的重建的效果。

需要说明的是，本发明第一实施例的管路的三维重建方法可用于重建任意几何形状的管路，只要这个管路的横截面为圆形即可。

第二实施例

如图8所示，本发明的第二实施例提供了一种管路的三维重建装置，该三维重建装置包括：

获取模块801，用于获取多张待重建管路的第一图像；

第一确定模块802，用于根据多张第一图像中的待重建管路，确定出待重建管路的离散模型；

第二确定模块803，用于根据待重建管路的离散模型，确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置；

第三确定模块804，用于根据待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置，确定出待重建管路的三维模型。

其中，获取模块801包括：

采集单元，用于通过多目相机，采集得到多张待重建管路的第二图像；

分割单元，用于根据每张第二图像中待重建管路与背景的灰度差异，分割出每张第二图像中的待重建管路，得到多张待重建管路的第一图像。

其中，第一确定模块802包括：

第一确定单元，用于确定出各第一图像中重建待重建管路的起始点；

构建单元，用于从起始点开始，分别朝第一方向和第二方向构建圆柱段，第一方向为第一图像中重建待重建管路的起始点至待重建管路的第一端的方向，第二方向为第一图像中重建待重建管路的起始点至待重建管路的第二端的方向；

第二确定单元，用于根据构建得到的圆柱段，确定出待重建管路的离散模型。

其中，第一确定单元包括：

第一确定子单元，用于从多张第一图像中选择任意一张第一图像作为第三图像；

第二确定子单元，用于将第三图像中待重建管路上除待重建管路的两个端点之外的任一点，作为第三图像中重建待重建管路的起始点；

第三确定子单元，用于以第三图像中的起始点为基准，在多张第一图像中除第三图像之外的每张第一图像中生成极线；

第四确定子单元，用于将多张第一图像中除第三图像之外的每张第一图像中的极线与待重建管路的交点，作为每张第一图像中重建待重建管路的起始点。

其中，构建单元包括：

第一构建子单元，用于选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第一管路段，第一管路段的起始点为第一图像中重建待重建管路的起始点，第一管路段的终止点为第一图像中重建待重建管路的起始点朝第一方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

第二构建子单元，用于构建一个第一预设长度的第一圆柱段，并调整第一圆柱段的位姿，使第一圆柱段的边缘与各第一图像中的第一管路段的边缘相吻合；

第三构建子单元，用于选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第二管路段，第二管路段的起始点与第一管路段的终止点重合，第二管路段的终止点为第二管路段的起始点朝第一方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

第四构建子单元，用于紧挨着第一圆柱段构建一个第一预设长度的第二圆柱段，并调整第二圆柱段的位姿，使第二圆柱段的边缘与各第一图像中的第二管路段的边缘相吻合；

第五构建子单元，用于继续选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的新的第二管路段，直至所选取的新的第二管路段的终止点与第一图像中待重建管路的第一端之间的距离小于第二预设长度，并在选取一新的第二管路段时，紧挨着调整位姿后的第二圆柱段构建一新的第二圆柱段，并调整新的第二圆柱段的位姿，使新的第二圆柱段的边缘与各第一图像中新的第二管路段的边缘相吻合；

第六构建子单元，用于选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第三管路段，第三管路段的起始点为第一图像中重建待重建管路的起始点，第三管路段的终止点为第一图像中重建待重建管路的起始点朝第二方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

第七构建子单元，用于构建一个第一预设长度的第三圆柱段，并调整第三圆柱段的位姿，使第三圆柱段的边缘与各第一图像中的第三管路段的边缘相吻合；

第八构建子单元，用于选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的第四管路段，第四管路段的起始点与第三管路段的终止点重合，第四管路段的终止点为第四管路段的起始点朝第二方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

第九构建子单元，用于紧挨着第三圆柱段构建一个第一预设长度的第四圆柱段，并调整第四圆柱段的位姿，使第四圆柱段的边缘与各第一图像中的第四管路段的边缘相吻合；

第十构建子单元，用于继续选取各第一图像中待重建管路上同一位置处的新的第四管路段，直至所选取的新的第四管路段的终止点与第一图像中待重建管路的第二端之间的距离小于第三预设长度，并在选取一新的第四管路段时，紧挨着调整位姿后的第四圆柱段构建一新的第四圆柱段，并调整新的第四圆柱段的位姿，使新的第四圆柱段的边缘与各第一图像中新的第四管路段的边缘相吻合。

其中，第二确定模块803包括：

识别单元，用于从离散模型中的多个圆柱段中，识别出属于待重建管路的直线段的第五圆柱段；

拟合单元，用于将识别出的第五圆柱段拟合成直线段；

第三确定单元，用于根据拟合成的直线段，确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置。

其中，识别单元包括：

第一识别子单元，用于将圆柱段与各第一图像中的第五管路段进行匹配，得到圆柱段的匹配误差值，圆柱段的边缘与第五管路段的边缘相吻合；

第二识别子单元，用于判断圆柱段的匹配误差值是否小于或等于预设误差值，并若圆柱段的匹配误差值小于或等于预设误差值，则触发第三识别子单元；

第三识别子单元，用于根据第二识别子单元的触发，确定圆柱段为属于待重建管路的直线段的第五圆柱段。

其中，第三确定单元包括：

计算子单元，用于计算每相邻两直线段所在直线的交点的空间位置，将交点的空间位置作为待重建管路的控制点的空间位置，并根据各控制点的空间位置和各直线段，生成待重建管路的初始模型；

第一调整子单元，用于调整初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合；

第五确定子单元，用于根据初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合时的，初始模型中待重建管路的第一端的空间位置确定出待重建管路的第一端点的空间位置；

第二调整子单元，用于调整初始模型中位于待重建管路的第二端位置处的直线段的长度，使初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合；

第六确定子单元，用于根据初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各第一图像中的投影与第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合时的，初始模型中待重建管路的第二端的空间位置确定出待重建管路的第二端点的空间位置，待重建管路的第一端点和待重建管路的第二端点分别为待重建管路的两个端点。

其中，第三确定模块804包括：

第四确定单元，用于根据待重建管路的两个端点的空间位置、位于两个端点之间的控制点的空间位置，以及待重建管路的弯曲半径，得到待重建管路的三维模型。

在本发明的第二实施例中，通过根据获取到的多张待重建管路的第一图像，确定出待重建管路的离散模型，并根据离散模型确定出待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于两个端点之间的控制点的空间位置，进而确定出待重建管路的三维模型，解决了重建待重建管路时，精度不高、耗时较长的问题，达到了精准、快速的完成对待重建管路的重建的效果。

需要说明的是，本发明第二实施例提供的管路的三维重建装置是应用上述管路的三维重建方法的装置，即上述管路的三维重建方法的所有实施例均适用于该装置，且均能达到相同或相似的有益效果。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种管路的三维重建方法，其特征在于，所述三维重建方法包括：

获取多张待重建管路的第一图像；

根据多张所述第一图像中的待重建管路，确定出所述待重建管路的离散模型；

根据所述待重建管路的离散模型，确定出所述待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于所述两个端点之间的控制点的空间位置；

根据所述待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于所述两个端点之间的控制点的空间位置，确定出所述待重建管路的三维模型；

其中所述根据所述待重建管路的离散模型，确定出所述待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于所述两个端点之间的控制点的空间位置的步骤，包括：

从所述离散模型中的多个圆柱段中，识别出属于待重建管路的直线段的第五圆柱段；

将识别出的所述第五圆柱段拟合成直线段；

根据拟合成的直线段，确定出所述待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于所述两个端点之间的控制点的空间位置；

所述从所述离散模型中的多个圆柱段中，识别出属于待重建管路的直线段的第五圆柱段的步骤，包括：

将所述圆柱段与各第一图像中的第五管路段进行匹配，得到所述圆柱段的匹配误差值，所述圆柱段的边缘与所述第五管路段的边缘相吻合；

判断所述圆柱段的匹配误差值是否小于或等于预设误差值；

若所述圆柱段的匹配误差值小于或等于预设误差值，则确定所述圆柱段为属于待重建管路的直线段的第五圆柱段。

2.如权利要求1所述的三维重建方法，其特征在于，所述获取多张待重建管路的第一图像的步骤，包括：

通过多目相机，采集得到多张所述待重建管路的第二图像；

根据每张所述第二图像中待重建管路与背景的灰度差异，分割出每张所述第二图像中的待重建管路，得到多张待重建管路的第一图像。

3.如权利要求1所述的三维重建方法，其特征在于，所述根据多张所述第一图像中的待重建管路，确定出所述待重建管路的离散模型的步骤，包括：

确定出各所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点；

从所述起始点开始，分别朝第一方向和第二方向构建圆柱段，所述第一方向为所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点至待重建管路的第一端的方向，所述第二方向为所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点至待重建管路的第二端的方向；

根据构建得到的圆柱段，确定出所述待重建管路的离散模型。

4.如权利要求3所述的三维重建方法，其特征在于，所述确定出各所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点的步骤，包括：

从多张所述第一图像中选择任意一张第一图像作为第三图像；

将所述第三图像中待重建管路上除所述待重建管路的两个端点之外的任一点，作为所述第三图像中重建所述待重建管路的起始点；

以所述第三图像中的起始点为基准，在多张所述第一图像中除所述第三图像之外的每张第一图像中生成极线；

将多张所述第一图像中除所述第三图像之外的每张第一图像中的极线与待重建管路的交点，作为每张第一图像中重建所述待重建管路的起始点。

5.如权利要求3所述的三维重建方法，其特征在于，所述从所述起始点开始，分别朝第一方向和第二方向构建圆柱段的步骤，包括：

选取各所述第一图像中待重建管路上同一位置处的第一管路段，所述第一管路段的起始点为所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点，所述第一管路段的终止点为所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点朝第一方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

构建一个第一预设长度的第一圆柱段，并调整所述第一圆柱段的位姿，使所述第一圆柱段的边缘与各所述第一图像中的第一管路段的边缘相吻合；

选取各所述第一图像中待重建管路上同一位置处的第二管路段，所述第二管路段的起始点与所述第一管路段的终止点重合，所述第二管路段的终止点为所述第二管路段的起始点朝第一方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

紧挨着所述第一圆柱段构建一个第一预设长度的第二圆柱段，并调整所述第二圆柱段的位姿，使所述第二圆柱段的边缘与各所述第一图像中的第二管路段的边缘相吻合；

继续选取各所述第一图像中待重建管路上同一位置处的新的第二管路段，直至所选取的新的第二管路段的终止点与所述第一图像中待重建管路的第一端之间的距离小于第二预设长度，并在选取一新的第二管路段时，紧挨着调整位姿后的第二圆柱段构建一新的第二圆柱段，并调整所述新的第二圆柱段的位姿，使所述新的第二圆柱段的边缘与各所述第一图像中新的第二管路段的边缘相吻合；

选取各所述第一图像中待重建管路上同一位置处的第三管路段，所述第三管路段的起始点为所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点，所述第三管路段的终止点为所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点朝第二方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

构建一个第一预设长度的第三圆柱段，并调整所述第三圆柱段的位姿，使所述第三圆柱段的边缘与各所述第一图像中的第三管路段的边缘相吻合；

选取各所述第一图像中待重建管路上同一位置处的第四管路段，所述第四管路段的起始点与所述第三管路段的终止点重合，所述第四管路段的终止点为所述第四管路段的起始点朝第二方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

紧挨着所述第三圆柱段构建一个第一预设长度的第四圆柱段，并调整所述第四圆柱段的位姿，使所述第四圆柱段的边缘与各所述第一图像中的第四管路段的边缘相吻合；

继续选取各所述第一图像中待重建管路上同一位置处的新的第四管路段，直至所选取的新的第四管路段的终止点与所述第一图像中待重建管路的第二端之间的距离小于第三预设长度，并在选取一新的第四管路段时，紧挨着调整位姿后的第四圆柱段构建一新的第四圆柱段，并调整所述新的第四圆柱段的位姿，使所述新的第四圆柱段的边缘与各所述第一图像中新的第四管路段的边缘相吻合。

6.如权利要求1所述的三维重建方法，其特征在于，所述根据拟合成的直线段，确定出所述待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于所述两个端点之间的控制点的空间位置的步骤，包括：

计算每相邻两直线段所在直线的交点的空间位置，将交点的空间位置作为所述待重建管路的控制点的空间位置，并根据各控制点的空间位置和各直线段，生成所述待重建管路的初始模型；

调整所述初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度，使所述初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各所述第一图像中的投影与所述第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合；

根据所述初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各所述第一图像中的投影与所述第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合时的，所述初始模型中待重建管路的第一端的空间位置确定出待重建管路的第一端点的空间位置；

调整所述初始模型中位于待重建管路的第二端位置处的直线段的长度，使所述初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各所述第一图像中的投影与所述第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合；

根据所述初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各所述第一图像中的投影与所述第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合时的，所述初始模型中待重建管路的第二端的空间位置确定出待重建管路的第二端点的空间位置，所述待重建管路的第一端点和待重建管路的第二端点分别为所述待重建管路的两个端点。

7.如权利要求1所述的三维重建方法，其特征在于，所述根据所述待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于所述两个端点之间的控制点的空间位置，确定出待重建管路的三维模型的步骤，包括：

根据所述待重建管路的两个端点的空间位置、位于所述两个端点之间的控制点的空间位置，以及所述待重建管路的弯曲半径，得到所述待重建管路的三维模型。

8.一种管路的三维重建装置，其特征在于，所述三维重建装置包括：

获取模块，用于获取多张待重建管路的第一图像；

第一确定模块，用于根据多张所述第一图像中的待重建管路，确定出所述待重建管路的离散模型；

第二确定模块，用于根据所述待重建管路的离散模型，确定出所述待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于所述两个端点之间的控制点的空间位置；

第三确定模块，用于根据所述待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于所述两个端点之间的控制点的空间位置，确定出所述待重建管路的三维模型；

其中所述第二确定模块包括：

识别单元，用于从所述离散模型中的多个圆柱段中，识别出属于待重建管路的直线段的第五圆柱段；

拟合单元，用于将识别出的所述第五圆柱段拟合成直线段；

第三确定单元，用于根据拟合成的直线段，确定出所述待重建管路的两个端点的空间位置，以及位于所述两个端点之间的控制点的空间位置；

所述识别单元包括：

第一识别子单元，用于将所述圆柱段与各第一图像中的第五管路段进行匹配，得到所述圆柱段的匹配误差值，所述圆柱段的边缘与所述第五管路段的边缘相吻合；

第二识别子单元，用于判断所述圆柱段的匹配误差值是否小于或等于预设误差值，并若所述圆柱段的匹配误差值小于或等于预设误差值，则触发第三识别子单元；

第三识别子单元，用于根据所述第二识别子单元的触发，确定所述圆柱段为属于待重建管路的直线段的第五圆柱段。

9.如权利要求8所述的三维重建装置，其特征在于，所述获取模块包括：

采集单元，用于通过多目相机，采集得到多张所述待重建管路的第二图像；

分割单元，用于根据每张所述第二图像中待重建管路与背景的灰度差异，分割出每张所述第二图像中的待重建管路，得到多张待重建管路的第一图像。

10.如权利要求8所述的三维重建装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：

第一确定单元，用于确定出各所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点；

构建单元，用于从所述起始点开始，分别朝第一方向和第二方向构建圆柱段，所述第一方向为所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点至待重建管路的第一端的方向，所述第二方向为所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点至待重建管路的第二端的方向；

第二确定单元，用于根据构建得到的圆柱段，确定出所述待重建管路的离散模型。

11.如权利要求10所述的三维重建装置，其特征在于，所述第一确定单元包括：

第一确定子单元，用于从多张所述第一图像中选择任意一张第一图像作为第三图像；

第二确定子单元，用于将所述第三图像中待重建管路上除所述待重建管路的两个端点之外的任一点，作为所述第三图像中重建所述待重建管路的起始点；

第三确定子单元，用于以所述第三图像中的起始点为基准，在多张所述第一图像中除所述第三图像之外的每张第一图像中生成极线；

第四确定子单元，用于将多张所述第一图像中除所述第三图像之外的每张第一图像中的极线与待重建管路的交点，作为每张第一图像中重建所述待重建管路的起始点。

12.如权利要求10所述的三维重建装置，其特征在于，所述构建单元包括：

第一构建子单元，用于选取各所述第一图像中待重建管路上同一位置处的第一管路段，所述第一管路段的起始点为所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点，所述第一管路段的终止点为所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点朝第一方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

第二构建子单元，用于构建一个第一预设长度的第一圆柱段，并调整所述第一圆柱段的位姿，使所述第一圆柱段的边缘与各所述第一图像中的第一管路段的边缘相吻合；

第三构建子单元，用于选取各所述第一图像中待重建管路上同一位置处的第二管路段，所述第二管路段的起始点与所述第一管路段的终止点重合，所述第二管路段的终止点为所述第二管路段的起始点朝第一方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

第四构建子单元，用于紧挨着所述第一圆柱段构建一个第一预设长度的第二圆柱段，并调整所述第二圆柱段的位姿，使所述第二圆柱段的边缘与各所述第一图像中的第二管路段的边缘相吻合；

第五构建子单元，用于继续选取各所述第一图像中待重建管路上同一位置处的新的第二管路段，直至所选取的新的第二管路段的终止点与所述第一图像中待重建管路的第一端之间的距离小于第二预设长度，并在选取一新的第二管路段时，紧挨着调整位姿后的第二圆柱段构建一新的第二圆柱段，并调整所述新的第二圆柱段的位姿，使所述新的第二圆柱段的边缘与各所述第一图像中新的第二管路段的边缘相吻合；

第六构建子单元，用于选取各所述第一图像中待重建管路上同一位置处的第三管路段，所述第三管路段的起始点为所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点，所述第三管路段的终止点为所述第一图像中重建所述待重建管路的起始点朝第二方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

第七构建子单元，用于构建一个第一预设长度的第三圆柱段，并调整所述第三圆柱段的位姿，使所述第三圆柱段的边缘与各所述第一图像中的第三管路段的边缘相吻合；

第八构建子单元，用于选取各所述第一图像中待重建管路上同一位置处的第四管路段，所述第四管路段的起始点与所述第三管路段的终止点重合，所述第四管路段的终止点为所述第四管路段的起始点朝第二方向延伸第一预设长度到达的一分段点；

第九构建子单元，用于紧挨着所述第三圆柱段构建一个第一预设长度的第四圆柱段，并调整所述第四圆柱段的位姿，使所述第四圆柱段的边缘与各所述第一图像中的第四管路段的边缘相吻合；

第十构建子单元，用于继续选取各所述第一图像中待重建管路上同一位置处的新的第四管路段，直至所选取的新的第四管路段的终止点与所述第一图像中待重建管路的第二端之间的距离小于第三预设长度，并在选取一新的第四管路段时，紧挨着调整位姿后的第四圆柱段构建一新的第四圆柱段，并调整所述新的第四圆柱段的位姿，使所述新的第四圆柱段的边缘与各所述第一图像中新的第四管路段的边缘相吻合。

13.如权利要求8所述的三维重建装置，其特征在于，所述第三确定单元包括：

计算子单元，用于计算每相邻两直线段所在直线的交点的空间位置，将交点的空间位置作为所述待重建管路的控制点的空间位置，并根据各控制点的空间位置和各直线段，生成所述待重建管路的初始模型；

第一调整子单元，用于调整所述初始模型中位于待重建管路的第一端位置处的直线段的长度，使所述初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各所述第一图像中的投影与所述第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合；

第五确定子单元，用于根据所述初始模型中待重建管路的第一端的边缘，在各所述第一图像中的投影与所述第一图像中待重建管路的第一端的边缘相重合时的，所述初始模型中待重建管路的第一端的空间位置确定出待重建管路的第一端点的空间位置；

第二调整子单元，用于调整所述初始模型中位于待重建管路的第二端位置处的直线段的长度，使所述初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各所述第一图像中的投影与所述第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合；

第六确定子单元，用于根据所述初始模型中待重建管路的第二端的边缘，在各所述第一图像中的投影与所述第一图像中待重建管路的第二端的边缘相重合时的，所述初始模型中待重建管路的第二端的空间位置确定出待重建管路的第二端点的空间位置，所述待重建管路的第一端点和待重建管路的第二端点分别为所述待重建管路的两个端点。

14.如权利要求8所述的三维重建装置，其特征在于，所述第三确定模块包括：

第四确定单元，用于根据所述待重建管路的两个端点的空间位置、位于所述两个端点之间的控制点的空间位置，以及所述待重建管路的弯曲半径，得到所述待重建管路的三维模型。