[發(fā)明專利]一種基于十字結(jié)構(gòu)光的物體表面三維重建方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510071721.6
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104677305B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳珊珊;賀磊盈;武傳宇
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G06T7/00;G06T17/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司33101
• 代理人: 王洪新

1.一種基于十字結(jié)構(gòu)光實(shí)現(xiàn)物體表面三維重建的方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：標(biāo)定系統(tǒng)參數(shù)，包括十字結(jié)構(gòu)光參數(shù)標(biāo)定和運(yùn)動(dòng)方向標(biāo)定；

步驟2：提取光條中心，獲得兩條激光光條中心亞像素級坐標(biāo)；

步驟3：實(shí)現(xiàn)三維重建，通過上述系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定及光條中心提取，解得激光平面所掃描到的物體表面三維坐標(biāo)點(diǎn)；

步驟4：物體信息的獲取，通過擬合物體表面三維坐標(biāo)點(diǎn)得到物體的幾何參數(shù)；

所述步驟1中，十字結(jié)構(gòu)光參數(shù)標(biāo)定包括以下步驟：

步驟1-1：變換靶標(biāo)的姿態(tài)，攝像機(jī)拍攝同一個(gè)姿態(tài)下無/有激光照射的靶標(biāo)圖像兩幅；

步驟1-2：針對無激光照射時(shí)的靶標(biāo)圖像，利用張正友方法標(biāo)定攝像機(jī)的內(nèi)參矩陣K和外參矩陣[R|t]；

步驟1-3：調(diào)整攝像機(jī)模式，在高動(dòng)態(tài)模式下拍攝有激光照射的靶標(biāo)圖像，針對帶激光光條的靶標(biāo)圖像，用步驟1-4的方法標(biāo)定兩個(gè)激光平面的參數(shù)；

步驟1-4：首先采用OTSU閾值法分割有激光照射的靶標(biāo)圖像，提取兩條激光光條條紋；其次基于RANSAC算法得到圖像坐標(biāo)系下的兩條激光光條直線方程，按斜率對激光光條分類；然后求取攝像機(jī)坐標(biāo)系下的射影平面方程及靶標(biāo)平面方程，得到激光光條的空間直線方程，從而求取激光平面法向[a b c]^T；最后以激光光條到激光平面的距離為代價(jià)函數(shù)，建立下式所示優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)求解激光平面方程的參數(shù)d，

F(d)=∫0L12(ax+by+cz+d)2a2+b2+c2dt]]>

式中：a、b、c分別為參數(shù)方程ax+by+cz+d＝0中x、y、z的系數(shù)，

其中a²+b²+c²＝1，d為激光平面方程的參數(shù)；

L為激光線段的長度；

所述步驟1中，運(yùn)動(dòng)方向標(biāo)定包括以下步驟：

步驟1-5：將靶標(biāo)固定于移動(dòng)平臺上做直線運(yùn)動(dòng)，連續(xù)拍攝無激光照射時(shí)的靶標(biāo)圖像n張，其中n>2，得到每幀圖像的外參矩陣[R|t]，用最小二乘法對t直線擬合，得到運(yùn)動(dòng)方向參數(shù)。