[發明專利]基于光柵投影雙目成像技術的盾構渣土體積實時測量方法

在審

• 申請號: 201611204946.5
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106839977A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 趙栓峰;從博文
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G06T17/10;G06T7/80
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司61100
• 代理人: 佘文英

本發明公開了一種基于光柵投影雙目成像技術的盾構渣土體積測量方法，激光投影儀投射具有一定編碼的結構光全面覆蓋渣土車土斗車廂，結構光形狀如圖所示，兩臺攝像機互成角度，能更好地采集渣土車土斗車廂光柵投影信息，然后將采集到的光柵圖像投射到渣土車的土斗車廂內，得到的光柵圖像通過計算機進行特征點匹配，點云預處理和三維重建模擬出渣土車土斗車廂三維形貌，通過快速體積計算法計算出渣土車土斗車廂裝載前的體積，重復上面過程計算出渣土車土斗車廂裝載后的體積，后者與前者之差即為要測的盾構渣土量。該方法測量方便速度快，能夠實現實時測量。

技術領域

本發明涉及一種基于光柵投影雙目成像技術的盾構渣土體積實時測量方法，屬于機器視覺和工程機械領域。

背景技術

地鐵日趨成為人們出行必不可少的交通工具，應用區域越來越廣，伴隨地鐵建造的同時，盾構過程中渣土的測量也顯得日趨重要，在正常盾構條件下渣土的理論出土量如果與實際出土量有差，則可以猜測盾構遇到不良的土層狀態，這對施工安全具有重要意義。盾構過程中的渣土量記錄的傳統方法主要采用的是人工計量，該方法工作量大且無法實時動態計量。光柵投影是通過將光柵條紋投影到被測物體表面，利用兩個攝像機采集帶有光柵條紋的被測物體，變形條紋反映了被測物體的三維信息，通過分析光柵條紋的變化，重建被測物體的三維模型，進行三維信息測量。基于以上渣土測量實際問題和光柵投影特點，本發明提出一種基于光柵投影雙目成像技術的盾構渣土體積測量方法，利用光柵投影雙目成像技術對盾構渣土體積進行測量，該方法測量方便速度快，能夠實現實時測量。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于光柵投影雙目成像技術的盾構渣土體積實時測量方法，可以測量盾構機盾構過程中產生渣土量體積的方法和裝置。

本發明的具體技術方案如下：一種基于光柵投影雙目成像技術的盾構渣土體積實時測量方法，其特征在于包含以下步驟

(1)利用激光投影儀投射具有一定編碼的結構光全面覆蓋渣土車土斗車廂；

(2)通過平面標定和立體標定法對兩臺攝像機進行標定；

(3)標定完成以后，采用雙目攝像機對光柵圖像進行采集，得到光柵圖片；

(4)利用四步相移法進行光柵圖片相位展開，獲取絕對相位；

(5)利用基于算法組合的改進算法SUORB進行特征點匹配；

(6)對點云數據進行預處理，完成三維重建，模擬出渣土車土斗車廂三維形貌；

(7)采用快速體積計算法計算出渣土車土斗車廂裝載前的體積；

(8)依次重復上述1-7步驟計算渣土車土斗車廂裝載后的體積，減去裝載前的體積即為要測量的盾構渣土體積。

本發明優點：本發明采用一種基于光柵投影雙目成像技術的盾構渣土體積實時測量方法，采用投射具有一定編碼方案的結構光，提高了測量效率，減少了檢測時間。釆用高分辨率的光柵條紋解出的橫豎絕對相位值差作為相似度度量，而不是灰度值度量，從而降低了匹配模糊性，提高了系統分辨率。雙目結構光系統三維重建是基于左右攝像機的相位匹配，與投影儀的位置無關，因此而無需進行投影儀攝像機標定，只需要常規的雙目相機標定，從而使得測量系統具有更大的靈活性和可操作性。能夠有效克服現有技術中人工計算渣土體積費時費力、實時性差、測量結果不精確等問題，提高了測量效率，減少了檢測時間，省時省力，最重要一點具有實時性。而且本發明全程自動化，機器設備運行工作，使得工人們不用在惡劣環境下進行工作。

附圖說明

圖1是本發明方法裝置圖。

圖中：1-參考平面、2-渣土車、3-攝像機A、4-投影儀、5-攝像機B、6-計算機。

圖2是根據現場工況條件確定的光柵投影形狀，光柵投影全面覆蓋渣土車土斗車廂。