[發明專利]一種三維彎管多相機視覺檢測方法及其系統

有效

• 申請號: 201410292927.7
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104036513B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 唐正宗;胡浩;李磊剛;郭翔
• 申請（專利權）人: 西安新拓三維光測科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/70;G06T7/80
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳,張波濤

1.一種三維彎管多相機視覺檢測方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟S1，多相機標定：在測量視場中布置多個標志點，對多個相機的內部參數和外部參數進行全局標定，所述標志點包括環形的編碼標志點和圓形的非編碼標志點；

步驟S2，彎管圖像采集：在彎管周圍布置高頻LED光源，使用多個相機從不同方位同步拍攝以獲得彎管在同一位姿的原始彎管圖像；

步驟S3，彎管邊緣識別：對于上述原始彎管圖像，識別所述彎管的邊緣；

步驟S4，彎管二維中心線檢測：根據S3獲得的彎管邊緣，在原始彎管圖像上搜索并計算彎管中心線；

步驟S5，彎管三維中心線重建：根據攝影測量多相機三維重建原理，計算彎管中心點的三維坐標；

步驟S6，彎管參數計算：根據S5計算的結果，利用最小二乘法擬合計算彎管直管段的中心線、圓弧段的半徑及拐點參數；

其中，當計算所述拐點時：

將相鄰直管段中心線的公垂線的中點做為拐點，令計算得到的相鄰兩直管段的中心線的方向向量分別為：V₁＝(a₁，b₁，c₁)和V₂＝(a₂，b₂，c₂)，則兩直管段中心線可表示為：

直線

直線

公式(2)和(3)中，t為實數空間任一自變量，令M、N分別為直線l₁和l₂上的點，設M＝(x₁+a₁η，y₁+b₁η，z₁+c₁η)，N＝(x₂+a₂ξ，y₂+b₂ξ，Z₂+c₂ξ)，若為直線l₁和l₂的公垂線段，則即

$\left\{\begin{array}{c}(a_1{a}_2+b_1{b}_2+c_1{c}_2)\mathrm{\η}-({a_1}^2+{a_1}^2+{a_1}^2)\mathrm{\ξ}=a_1(x_1-x_2)+b_1(y_1-y_2)+c_1(z_1-z_2)\\ ({a_1}^2+{a_1}^2+{a_1}^2)\mathrm{\η}-(a_1{a}_2+b_1{b}_2+c_1{c}_2)\mathrm{\ξ}=a_2(x_1-x_2)+b_2(y_1-y_2)+c_2(z_1-z_2)\end{array}\right.---\left(4\right)$

對式(4)進行求解可得η和ξ的值，也即求出了M、N兩點的坐標值，則的中點P_c表示為：

P_c＝(M+N)/2(5)

P_c即為彎管的拐點，彎管有n個圓弧段，就有n個拐點；

其中，所述步驟S3至少包括如下步驟：

S301：利用圖像與背景相減將所述原始彎管圖像中的特征與背景分開；具體地，將采集的彎管圖像與背景圖像進行灰度相減，使待測的彎管區域與圖像背景分割開；

S302：識別彎管的邊緣并保存邊緣點的二維圖像坐標；

其中，對于所述步驟S4，基于邊緣的法向量，在原始彎管圖像上搜索并計算彎管中心線以剔除彎管端部可能產生的錯誤點。