[發(fā)明專利]基于雙目立體視覺測量系統(tǒng)的精確在線測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910307630.2
• 申請日: 2009-09-24
• 公開（公告）號: CN102032878A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甄海濤;宋昌江;周麗麗;王濤;何艷;田曉英
• 申請（專利權(quán)）人: 甄海濤
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G06T7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

1.基于雙目立體視覺測量系統(tǒng)的精確在線測量方法，是基于雙目立體視覺測量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的：所述雙目立體視覺測量系統(tǒng)包括兩臺(tái)攝像機(jī)(1)、一臺(tái)投影機(jī)(3)和圖像采集和投影線路板(2)，投影機(jī)(3)的投影范圍覆蓋兩臺(tái)攝像機(jī)(1)的公共視場，圖像采集和投影線路板(2)的三個(gè)信號輸出端分別連接在兩臺(tái)攝像機(jī)(1)和投影機(jī)(3)的信號輸入端，圖像采集和投影線路板(2)輸入端連接在計(jì)算機(jī)(4)的圖像采集信號輸入端，其特征在于基于上述雙目立體視覺測量系統(tǒng)的精確在線測量方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟A、將目標(biāo)板放置在兩臺(tái)攝像機(jī)(1)的公共視場中，運(yùn)用兩臺(tái)攝像機(jī)(1)同時(shí)對所述目標(biāo)板進(jìn)行圖像采集獲得一個(gè)圖像對；

步驟B、對步驟A獲得的圖像對采用Harris?Cocner角點(diǎn)提取法，進(jìn)行亞像素級角點(diǎn)的提取和計(jì)算，獲得標(biāo)定的模板；

步驟C、采用兩步法對兩臺(tái)攝像機(jī)(1)進(jìn)行標(biāo)定，獲得攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)并確定兩臺(tái)攝像機(jī)(1)的空間位置關(guān)系；

步驟D、在兩臺(tái)攝像機(jī)(1)的公共視場范圍內(nèi)放置被測目標(biāo)(5)，兩臺(tái)攝像機(jī)同時(shí)拍攝被測目標(biāo)(5)獲得被測目標(biāo)(5)的圖像對，根據(jù)步驟B獲得的標(biāo)定的模板，通過相位編碼和展開理論的方法，獲得被測目標(biāo)(5)的圖像對中兩幅圖像中的所有特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)；

步驟E、通過數(shù)值插值方法，求得所述被測目標(biāo)(5)的圖像對中的一幅圖像中基于Harris算子的所有亞像素級的特征點(diǎn)，再根據(jù)每個(gè)亞像素級的特征點(diǎn)利用極線法逐一在所述被測目標(biāo)(5)的圖像對中另一幅圖像中獲得相匹配的亞像素級的特征點(diǎn)；

步驟F、根據(jù)步驟E獲得的被測目標(biāo)(5)的圖像對的匹配亞像素級特征點(diǎn)，獲得被測目標(biāo)(5)的三維重構(gòu)圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙目立體視覺測量系統(tǒng)的精確在線測量方法，其特征在于在步驟A中，變換目標(biāo)板在兩臺(tái)攝像機(jī)(1)的公共視場中的位置，采集獲得多個(gè)圖像對；在步驟B中，通過Harris算子計(jì)算得到多個(gè)圖像對中的標(biāo)定板像素級的角點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙目立體視覺測量系統(tǒng)的精確在線測量方法，其特征在于在步驟C中獲得攝像機(jī)的外部參數(shù)的方法為：利用徑向約束條件，使用最小二乘法解超定線性方程組，給出外部參數(shù)；在步驟C中獲得攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)的方法為：將外部參數(shù)與畸變修正參數(shù)進(jìn)行迭代，求解超定線性方程組或非線性方程組，獲得內(nèi)部參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙目立體視覺測量系統(tǒng)的精確在線測量方法，其特征在于步驟D的具體步驟為：

步驟D1、通過投影機(jī)(3)投射一組正弦光柵及編碼光柵于被測目標(biāo)(5)表面；

步驟D2、兩臺(tái)攝像機(jī)(1)同步進(jìn)行圖像采集，每臺(tái)攝像機(jī)獲得一幅被測目標(biāo)(5)的圖像，兩臺(tái)攝像機(jī)同一時(shí)刻采集的兩幅被測目標(biāo)(5)的圖像組成一個(gè)被測目標(biāo)(5)的圖像對；

步驟D3、重復(fù)上面D1和D2兩個(gè)步驟，獲得13-30個(gè)被測目標(biāo)(5)的圖像對；

步驟D4、對步驟D3獲得的多個(gè)被測目標(biāo)(5)的圖像對計(jì)算正弦編碼；

步驟D5、逐一將步驟D4獲得的每一個(gè)被測目標(biāo)(5)的圖像對按縱向或橫向進(jìn)行統(tǒng)一的相位編碼；

步驟D6、根據(jù)步驟B獲得的標(biāo)定的模板，通過相位編碼和展開理論的方法，獲得每一個(gè)被測目標(biāo)(5)的圖像對中兩幅圖像中的所有特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙目立體視覺測量系統(tǒng)的精確在線測量方法，其特征在于步驟E中對每一對特征點(diǎn)進(jìn)行匹配的具體步驟為：

步驟E1、定義一個(gè)被測目標(biāo)(5)的圖像對中的兩幅圖像分別為圖像A1和圖像A2，通過極線法在圖像A2中尋找與圖像A1中的一個(gè)特征點(diǎn)m1對應(yīng)的直線L；

步驟E2、計(jì)算步驟E1獲得的圖像A2中直線S上所有點(diǎn)的相位值Wi，將直線L上所有點(diǎn)的相位值Wi逐個(gè)與圖像A1上特征點(diǎn)m1的相位值W0比較，相位差|Wi-W0|小于閾值Wth的幾個(gè)區(qū)域即為圖像A2上對應(yīng)特征點(diǎn)m2所在區(qū)域；

步驟E3、在圖像A2上對應(yīng)特征點(diǎn)m2所在區(qū)域通過差值算法，最終得到圖像A1中的特征點(diǎn)m1在圖像A2上與其匹配的特征點(diǎn)m2。