[發明專利]一種基于多立體跟蹤器的大型物體三維測量數據拼接方法

有效

• 申請號: 201710019187.3
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106918300B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 史金龍;白素琴;錢強;龐林斌;王直;劉鎮
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G06T3/40;G06T7/521;G06T7/292
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種基于多立體跟蹤器的大型物體三維測量數據拼接方法，所采用的系統包括：一臺包括兩個工業相機和一個投影儀的三維掃描儀、多個分別包括兩個工業相機的立體跟蹤器、GPU服務器；所述工業相機和投影儀分別經由千兆網線和USB接口連接到GPU服務器；其特征在于，包括如下具體步驟：

(1)采用n個立體跟蹤器T_i、一臺三維掃描儀；在所述的每臺立體跟蹤器和三維掃描儀上分別安裝m個LED標記；然后采用棋盤格標定法，標定LED標記，即：分別計算立體跟蹤器T_i的LED標記在立體跟蹤器T_i坐標系中的坐標和三維掃描儀的LED標記在三維掃描儀坐標系中的坐標；假設立體跟蹤器T_i標定之后的LED坐標為三維掃描儀標定之后的LED坐標為所述的i∈{1,....,n}、j∈{1,....,m}；

(2)在依次放置的n個立體跟蹤器T_i中，要確保T_i上的LED標記能被T_i-1看到，將T₁作為全局坐標系；

(3)前一個立體跟蹤器T_i-1拍攝下一個立體跟蹤器T_i的LED標記，并在T_i-1的坐標系中，計算T_i的LED標記的坐標，記作

(4)以LED標記的坐標為頂點構建連通圖，不同的頂點之間的連線作為圖的邊，用一個矩陣表示連通圖；是一個m×m的矩陣，d_hk表示矩陣第h行k列的元素；d_hk表示第h個頂點和第k個頂點之間的歐式距離；同理，以LED標記的坐標為頂點，構建連通圖

(5)匹配連通圖和

(6)根據對應關系，計算T_i-1和T_i坐標系之間的轉換；

(7)獲得相鄰立體跟蹤器之間的坐標轉換后，估計立體跟蹤器的姿態；對于第i個立體跟蹤器，如果i＝2，它的姿態可以表示為如果i≥3，它的姿態可以表示為：

(8)三維掃描儀在立體跟蹤器的視場中移動，測量大型物體的局部三維數據，假設在時刻t，三維掃描儀測量到的數據點云記作此時立體跟蹤器會測量到三維掃描儀上的LED標記，假設第i個立體跟蹤器T_i測量到三維掃描儀上的LED標記，記作

(9)利用步驟(4)的方法，針對和構建連通圖，分別記作G_S和G_t；

(10)利用步驟(5)的方法，匹配連通圖G_S和G_t，確立LED標記在三維掃描儀坐標和T_i坐標系中的對應關系，假設和相對應；

(11)根據匹配的結果，計算三維掃描儀的姿態；

(12)根據三維掃描儀和立體跟蹤器的姿態，拼接三維掃描儀在時刻t測量的局部數據

2.根據權利要求1所述的一種基于多立體跟蹤器的大型物體三維測量數據拼接方法，其特征在于，在所述步驟(5)中，所述的匹配連通圖和的具體步驟如下：

對于中的每行元素，創建一個KD-tree；

對于的第y行中的任一列p的元素利用kd-tree樹，在的第x行中，尋找離最近的元素然后利用如下公式計算的第y行與的第x行之間的距離，

記錄第y行的所有然后求解如下公式：

如果d_min≤δ，所述的δ是一個已設定值，則認為找到連通圖和中的匹配頂點；這里假設和相匹配。

3.根據權利要求1所述的一種基于多立體跟蹤器的大型物體三維測量數據拼接方法，其特征在于，在所述步驟(6)中，利用以下公式(3)計算T_i-1和T_i坐標系之間的轉換：

其中，R∈Ξ^3×3，且υ∈Ξ³；R∈Ξ^3×3表示R是一個3行3列的矩陣，υ∈Ξ³表示υ是一個3行1列的向量。