[發(fā)明專利]基于單應性矩陣的結(jié)構(gòu)光三維檢測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910045010.6
• 申請日: 2009-01-08
• 公開（公告）號: CN101476882A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊旭波;曾亮;肖雙九;王宇超
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1.一種基于單應性矩陣的結(jié)構(gòu)光三維檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，在投影儀和攝像機之間設(shè)置互相平行的兩個平面P₁和P₂，兩個平面P₁和P₂用于放置獲取單應性矩陣的棋盤格圖案，投影儀和平面P₁之間設(shè)有帶有光柵的投影面，投影儀和投影面上的一條光柵確定一個光平面；

步驟二，利用棋盤格圖案中的特征點獲取相機成像面分別與平面P₁和P₂對應的單應性矩陣H_CQ1和H_CQ2；

步驟三，利用棋盤格圖案中的特征點在平面P₁和P₂上分別測定投影儀投影面和相機成像面對應的單應性矩陣H_PC1和H_PC2；

步驟四，給定投影面上某條光柵的直線方程，根據(jù)步驟三中的單應性矩陣H_PC1、矩陣H_PC2獲得直線C₁₁C₁₂和直線C₂₁C₂₂，由直線C₁₁C₁₂和C₂₁C₂₂確定成像面C₁₁C₁₂C₂₂C₂₁；

步驟五，根據(jù)步驟四求得的直線C₁₁C₁₂、直線C₂₁C₂₂和步驟二中的單應性矩陣H_CQ1、矩陣H_CQ2獲得直線Q₁₁Q₁₂和直線Q₂₁Q₂₂，由直線Q₁₁Q₁₂和Q₂₁Q₂₂確定世界坐標系下的平面Q₁₁Q₁₂Q₂₂Q₂₁，平面Q₁₁Q₁₂Q₂₂Q₂₁是在三維空間的平面；

步驟六，建立成像面C₁₁C₁₂C₂₂C₂₁和世界坐標系下平面Q₁₁Q₁₂Q₂₂Q₂₁之間的關(guān)系：(X，Y，1)^T＝R(X_w，Y_w，Z_w)^T+T，其中，(X，Y)為成像面C₁₁C₁₂C₂₂C₂₁中的坐標，(X_w，Y_w，Z_w)為世界坐標系下平面Q₁₁Q₁₂Q₂₂Q₂₁中的坐標，R為旋轉(zhuǎn)矩陣，T為平移向量，則平面P₁或P₂上任意一個點(x，y)與世界坐標系下平面上對應點(X_w，Y_w，Z_w)的關(guān)系如下：

xy1=h11h12h13h21h22h23h31h32h33r11r12r13Txr21r22r23Tyr31r32r33TzXwYwZw1=H11H12H13H14H21H22H23H24H31H32H33H34XwYwZw1]]>

式中，3×4矩陣表示出兩個面的變換關(guān)系，利用成像面和世界坐標系下平面上對應的特征點即可確定該3×4矩陣；

步驟七，把目標物體放在平面P₂上，投影結(jié)構(gòu)光，拍攝得到含有結(jié)構(gòu)光的一組圖像，然后對結(jié)構(gòu)光進行解碼，區(qū)分出光柵的數(shù)目，獲得光柵在有目標物體影響下在相機成像面上的位置；

步驟八，在步驟七獲得光柵在有物體影響下，在相機成像面上的位置的基礎(chǔ)上，獲得到每條光柵各自確定的平面C₁₁C₁₂C₂₂C₂₁和Q₁₁Q₁₂Q₂₂Q₂₁，以及由平面C₁₁C₁₂C₂₂C₂₁到平面Q₁₁Q₁₂Q₂₂Q₂₁映射的3×4矩陣，通過步驟六中的變換關(guān)系得到每條光柵在世界坐標系下的位置，從而獲取三維信息。