[發明專利]基于多目立體視覺的織物外觀重建方法

在審

• 申請號: 201510020761.8
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN104616348A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 丁雪梅;徐平華;吳雄英
• 申請（專利權）人: 東華大學;中華人民共和國上海出入境檢驗檢疫局
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及織物折皺狀態下外觀形態的實時重建問題，具體涉及采集裝置設計、系統初始化、多目重建等內容，最終實現多種類型織物的外觀形態三維重建。

背景技術

紡織品外觀性能諸如外觀平整度、折皺回復性能以及起毛起球等通常采用人工視覺評價。該方法屬于主觀評價，受到個體生理、心理及環境因素的影響，精度低、再現性差，難以滿足當前檢測需求。因此需要通過建立相關快速、客觀、精確的評價方法。以上這些性能的測定面臨的共性問題是：需要獲得三維狀態下的外觀形態。機器視覺具有非接觸、速度快、精度高、可重復測量等優點，因此，采用有效的三維重建方法，實現織物的外觀形態的重建，尤為重要。然而目前的檢測方法仍未有通用的重建方法，能夠實現織物這一柔性體的重建。

現有方法如激光三角測量技術實驗精度受多種條件制約，如光柵精密度、攝像機位置等。掃描過程慢、設備昂貴是制約其成為通用檢測手段的關鍵問題。此外，目前的研究技術嚴格規定檢測環境，特別是檢測時的光照、角度等。環境光源不同，檢測結果將會發生改變，影響檢測結果。但由于檢測過程中，光源由于種類、電壓、頻閃等因素，無法達到理論的一致性，因此需要解決環境光源變換的問題，增強適應性。光度立體視覺方法該方法需要封閉的光照環境，實驗室的條件需要滿足這一要求，不能適應自然光或戶外現場檢測，對于花色織物人存在一定檢測誤差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是實現織物的外觀形態的重建。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種基于多目立體視覺的織物外觀重建方法，包括以下步驟：

步驟1、在被測織物的上方安裝相機組，相機組包括N個呈環狀均勻分布的相機，N≥2，然后，采用標定技術對相機組進行標；

步驟2、在被測織物表面設置編碼點，同時，在編碼點之間的區域內設置多個標記點，在被測織物旁設置標尺；

步驟3、采用標定后的相機組對被測織物進行多角度圖像拍攝，每相鄰兩幅拍攝得到的圖像之間有重疊的編碼區域，采用尺度不變特征轉換特征點檢測與匹配，獲得每幅圖像中的尺度不變特征轉換特征點，即SIFT特征點，利用SIFT特征點領域像素的梯度方向分別為每個SIFT特征點指定方向參數；

步驟4、利用SIFT特征點包含的位置、所處尺度及方向信息，為每個SIFT特征點確定一個SIFT特征區域，計算每個SIFT特征區域內梯度直方圖，生成具有獨特性的SIFT特征向量，該SIFT特征向量是其所對應的SIFT特征區域的圖像信息的抽象；

步驟5、對每相鄰兩幅圖像中的SIFT特征點的相似性進行判斷，得到匹配視差圖，包括以下步驟：

步驟5.1、取當前圖像中的任意一個SIFT特征點x_l，找出相鄰的圖像中與該SIFT特征點x_l對應的SIFT特征向量的歐氏距離最近的前兩個SIFT特征向量所對應的SIFT特征點x_r1與SIFT特征點x_r2，若最近的距離除以次近的距離小于事先設定的比例閾值，則將SIFT特征點x_l與SIFT特征點x_r1判定為一對匹配的特征點，進入步驟5.2，否則，重復步驟5.1；

步驟5.2、計算得到當前SIFT特征點x_l與SIFT特征點x_r1的視差x_l-x_r1及空間坐標Z值Z，式中，B為相機間光心距離，f為相機焦距。

步驟5.3、返回步驟5.1，直至遍歷完當前圖像中的所有SIFT特征點，從而得到匹配視差圖；

步驟6、結合匹配視差圖及相機組標定結果，生成三維空間坐標，根據該三維空間坐標將所有圖像進行重新排序并進行歸一化處理；分別計算各組相鄰圖像的匹配結果，確定多重匹配后的三維點坐標；根據各組三維點坐標得到各點在同一坐標系下的三維點坐標；集束調整該三維點坐標，得到整體優化的三維點坐標，進行漏缺點的填充，實現全視角無遺漏重建。

從上述技術方案可以看出，本發明基于表面特征的織物外觀形態重建系統具有以下有益效果：

(1)通過多次測試實驗，確定出多目配置的合理位置和相互關系，保證織物試樣滿足檢測相關標準需求(a.試樣尺寸38cm×38cm；b.試樣尺寸25cm×25cm)；

(2)由于采用在線實時雙目采集裝置，穩固了圖像的采集位置，模擬人眼視覺原理，利用專有線程遙控拍攝圖像并及時將數據傳入計算機中進行實時分析，因此具有較好的穩定性和即時性；