[發明專利]基于雙目立體視覺測量系統的精確在線測量方法

無效

• 申請號: 200910307630.2
• 申請日: 2009-09-24
• 公開（公告）號: CN102032878A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 甄海濤;宋昌江;周麗麗;王濤;何艷;田曉英
• 申請（專利權）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事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及計算機視覺領域。

背景技術

雙目立體視覺測量技術經過二十多年的研究，是目前市場上應用最為廣泛的計算機視覺理論之一，雙目立體視覺是模仿人類和動物眼睛系統而設計的一種立體視覺系統，其主要是根據兩臺攝像機在不同位置對同一物體進行觀察時形成視差，然后利用三角測量原理計算圖像像素間的位置偏差，實現對物體深度的測量和三維重構。要實現一個完整的雙目立體視覺系統通常需要圖像獲取、攝像機標定、特征提取、立體圖像匹配等步驟。

根據該理論研制的視覺產品應用于逆向工程、工業在線測量、醫療醫學、航空探測等多個領域，其基本原理、重點和難點已經非常清楚，由于這一技術涉及的學科非常廣泛，包括光學、電子、圖像處理、機器視覺、計算機等技術，其中的任一環節的誤差都會影響到最終結果的準確性，提高系統的測量精度是這一技術的核心問題，但是由于技術的廣泛性和復雜性，目前還不具備開發高精度基于立體視覺原理的三維測量設備的能力。目前的主要計算機視覺產品，想要達到很高測量精度，要以犧牲時間為代價，想要具有實時測量的能力，測量精度又會受到限制，因此急需一種測量精度高而且測量速度快的立體視覺技術。

發明內容

本發明為了解決目前雙目立體視覺測量系統的測量精度和測量速度不能兼顧的問題，提供一種基于雙目立體視覺測量系統的精確在線測量方法。

基于雙目立體視覺測量系統的精確在線測量方法是基于雙目立體視覺測量系統實現的：

所述雙目立體視覺測量系統包括兩臺攝像機、一臺投影機和圖像采集和投影線路板，投影機的投影范圍覆蓋兩臺攝像機的公共視場，圖像采集和投影線路板的三個信號輸出端分別連接在兩臺攝像機和投影機的信號輸入端，圖像采集和投影線路板數據輸入/輸出端連接在計算機的圖像采集信號輸入/輸出端。

基于上述雙目立體視覺測量系統的精確在線測量方法由以下步驟實現：

步驟A、將目標板放置在兩臺攝像機的公共視場中，運用兩臺攝像機同時對所述目標板進行圖像采集獲得一個圖像對；

步驟B、對步驟A獲得的圖像對采用Harris?Cocner角點提取法，進行亞像素級角點的提取和計算，獲得標定的模板；

步驟C、采用兩步法對兩臺攝像機進行標定，獲得攝像機的內部參數和外部參數并確定兩臺攝像機的空間位置關系；

步驟D、在兩臺攝像機的公共視場范圍內放置被測目標，兩臺攝像機同時拍攝被測目標獲得被測目標的圖像對，根據步驟B獲得的標定的模板，通過相位編碼和展開理論的方法，獲得被測目標的圖像對中兩幅圖像中的所有特征點的圖像坐標；

步驟E、通過數值插值方法，求得所述被測目標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，再根據每個亞像素級的特征點利用極線法逐一在所述被測目標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；

步驟F、根據步驟E獲得的被測目標的圖像對的匹配亞像素級特征點，獲得被測目標的三維重構圖像。

本發明的測試時間主要分為兩部分，一部分是軟件算法的計算時間，另一部分就是攝像機及投影機的采集及投影時間。本發明在保證高精度(應用到576×768的模擬信號CCD相機，在150mm×150mm視場范圍內的精度可以達到0.03mm)的前提下，整體的測試和計算時間僅為十幾秒，在相關的方法中具有先進性和實用性，本發明適用于測量精度高的在線測量工業領域。

附圖說明

圖1為基于雙目立體視覺測量系統的精確在線測量方法工作流程圖。圖2為雙目立體視覺測量系統的結構示意圖。圖3為獲得標定特征點的圖像坐標的工作流程圖。圖4為利用極線法對獲得的被測目標的圖相對進行亞像素級的特征點匹配的工作流程圖。圖5為極線法匹配原理圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述的基于雙目立體視覺測量系統的精確在線測量方法是基于下述雙目立體視覺測量系統實現的：

所述雙目立體視覺測量系統包括兩臺攝像機1、一臺投影機3和圖像采集和投影線路板2，投影機3的投影范圍覆蓋兩臺攝像機1的公共視場，圖像采集和投影線路板2的三個信號輸出端分別連接在兩臺攝像機1和投影機3的信號輸入端，圖像采集和投影線路板2數據輸入/輸出端連接在計算機4的圖像采集信號輸入/輸出端。

基于上述雙目立體視覺測量系統的精確在線測量方法由以下步驟實現：

步驟A、將目標板放置在兩臺攝像機1的公共視場中，運用兩臺攝像機1同時對所述目標板進行圖像采集獲得一個圖像對；