[發(fā)明專利]一種基于單攝像機(jī)雙色線結(jié)構(gòu)光的三維坐標(biāo)測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210103449.1
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN102628671A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李忠科;宋大虎;楊眉;孫玉春;王忠;李曉軍;董澤峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍第二炮兵工程學(xué)院
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種單攝像機(jī)雙色線結(jié)構(gòu)光三維掃描方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：攝像機(jī)標(biāo)定：攝像機(jī)標(biāo)定的是建立圖像上像素坐標(biāo)與形成該像點(diǎn)的一條空間直線的對應(yīng)關(guān)系，通過合理分布樣本點(diǎn)的位置、建立樣本點(diǎn)集的像素坐標(biāo)與空間直線的對應(yīng)關(guān)系，得到全部測量空間內(nèi)的連續(xù)映射；

步驟2：光平面的標(biāo)定：光平面的標(biāo)定是為獲得紅、藍(lán)線結(jié)構(gòu)光三維空間方程，在兩張標(biāo)定圖像上獲取紅藍(lán)線結(jié)構(gòu)光圖像像素坐標(biāo)，轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的空間三維坐標(biāo)，利用最小二乘法擬合出紅色光平面和藍(lán)色光平面方程；

步驟3：三維坐標(biāo)求解：在掃描過程中拍攝的彩色圖像上搜索紅藍(lán)線結(jié)構(gòu)光中心像素坐標(biāo)，建立空間直線方程l，求解直線l與標(biāo)定光平面的交點(diǎn)，得到空間三維坐標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單攝像機(jī)雙色線結(jié)構(gòu)光三維掃描方法，其特征在于：步驟1中所述的攝像機(jī)標(biāo)定具體如下：

步驟1.1：標(biāo)定器材

標(biāo)定器材為放置在活動滑板上的垂直安裝的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格圖案平板，標(biāo)定塊安裝在模型夾持器上，標(biāo)定塊AB兩面平行，兩面相同位置有黑底白線網(wǎng)格圖案；標(biāo)定板是具有漫反射表面的平板；

步驟1.2：攝像機(jī)標(biāo)定算法

步驟1.2.1：標(biāo)定時(shí)使垂直轉(zhuǎn)軸繞x軸旋轉(zhuǎn)逆時(shí)針90度，攝像機(jī)光軸與坐標(biāo)系y軸重合，標(biāo)定板平面放置在與y軸垂直的平面上，原點(diǎn)位置在標(biāo)定板的中心，對應(yīng)三維空間坐標(biāo)(x，z)為(0，0)，標(biāo)定時(shí)使三維掃描儀平移平臺在y方向p1位置和p2位置分別拍攝兩幅標(biāo)定板的圖像；通過圖像處理的方法提取網(wǎng)格線交點(diǎn)對應(yīng)的像素坐標(biāo)，每個(gè)網(wǎng)格交點(diǎn)的像素坐標(biāo)和三維空間坐標(biāo)一一對應(yīng)，在y＝0附近的三維空間即為三維測量空間，與攝像機(jī)有固定的相互位置關(guān)系，形成樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)；

步驟1.2.2：依據(jù)樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用雙線性插值方法建立由像素坐標(biāo)到成像直線的映射函數(shù)：L：P＝p₁(x，y，z)+λ(p₂(x，y，z)-p₁(x，y，z))??????(1)

其中p₁(x，y，z)、p₂(x，y，z)分別為像素坐標(biāo)(x_p，y_p)在平面p1和平面p2對應(yīng)的三維坐標(biāo)。

p₁(x，y，z)＝f(x_p，y_p)??????(2)

p₂(x，y，z)＝g(x_p，y_p)??????(3)

公式(2)、(3)分別具體表示成公式(4)、(5)：

x1=ax1xp+bx1yp+cx1xpyp+dx1z1=az1xp+bz1yp+cz1xpyp+dz1y1=p1---(4)]]>

x2=ax2xp+bx2yp+cx2xpyp+dx2z2=az2xp+bz2yp+cz2xpyp+dz2y2=p2---(5)]]>

步驟1.2.3：由p₁和p₂的坐標(biāo)計(jì)算直線方程，對任一像素坐標(biāo)(x_p，y_p)，得到空間一條直線L：p＝p₁+λ(p₂-p₁)。