[發(fā)明專利]基于顏色編碼的多目立體視覺腳型三維測量方法、系統(tǒng)和介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810074452.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN108305286B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳曉軍;梁峻槐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號(hào): G06T7/62
• 分類號(hào): G06T7/62;G06T7/60;G06T7/13;G06T7/168;G06T7/80;G06T17/00;G06K9/62
• 代理公司: 深圳市添源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44451
• 代理人: 羅志偉

本發(fā)明公開了一種基于顏色編碼的多目立體視覺腳型三維測量方法、系統(tǒng)和介質(zhì)，方法包括：通過多目圖像的采集平臺(tái)，采用多相機(jī)同步拍攝穿有彩色編碼圖案襪子的腳型，進(jìn)行圖像采集；根據(jù)采集到的圖像，并基于球體的多相機(jī)標(biāo)定算法獲取相機(jī)內(nèi)外參數(shù)；根據(jù)相機(jī)內(nèi)外參數(shù)進(jìn)行腳型密集特征點(diǎn)匹配；根據(jù)相機(jī)內(nèi)外參數(shù)以及腳型密集特征點(diǎn)匹配的結(jié)果，進(jìn)行模型構(gòu)建與腳型參數(shù)測量。本發(fā)明具有成本低、特征點(diǎn)易于識(shí)別和匹配、生成的點(diǎn)云密度較高、計(jì)算速度快等優(yōu)點(diǎn)，準(zhǔn)確并完整地獲取了腳模型及相關(guān)尺寸參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及腳型測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于顏色編碼的多目立體視覺腳型三維測量方法、系統(tǒng)和介質(zhì)。

背景技術(shù)

目前，常用于三維腳型測量的非接觸式技術(shù)有：基于激光掃描重建的方法、基于結(jié)構(gòu)光重建的方法和基于立體視覺重建的方法。市場上的腳型三維測量系統(tǒng)多基于激光掃描重建的方法，利用線激光組成封閉平面對(duì)腳掃描，同時(shí)利用攝像機(jī)進(jìn)行成像，得到腳型在光帶切面上的表面信息，再通過電機(jī)沿垂直方向運(yùn)動(dòng)，得到腳型的三維模型?；诮Y(jié)構(gòu)光重建的測量方法通過蘊(yùn)含著物體三維信息的結(jié)構(gòu)光線獲取被測物體的形狀?；诹Ⅲw視覺的三維測量方法由于其相對(duì)于激光掃描重建成本低，相對(duì)結(jié)構(gòu)光重建不易被環(huán)境光影響；并且采集圖像快，有利于減少因抖動(dòng)帶來的誤差。

但是現(xiàn)有的三維腳型測量方法也存在缺陷：

基于激光掃描重建的方法，使用激光組成封閉平面對(duì)腳掃描，得到腳型的三維模型。該方法采樣頻率高，重建模型細(xì)膩，但其采集時(shí)間較長，人腳容易發(fā)生抖動(dòng)；并且其價(jià)格昂貴，存在成本瓶頸，難以推廣。如Shoemaster，Canfit-Plus CAD/CAM等腳型掃描系統(tǒng)價(jià)格均十分昂貴。

基于結(jié)構(gòu)光重建的測量方法成本較低，技術(shù)成熟度中等，然而這種方法容易受到環(huán)境光的影響，需置于光線柔和的環(huán)境下使用，限制了其應(yīng)用范圍。

基于立體視覺重建的測量方法因其成本低，采集圖像快速，受到越來越多研究人員關(guān)注。但是，其測量的參數(shù)的可靠性與直接重建得到模型的方法相比較低。基于散亂斑點(diǎn)重建的方法因其特征點(diǎn)較稀疏，故重建得到的模型也較稀疏。同時(shí)，基于立體視覺重建的測量方法均要求準(zhǔn)確的相機(jī)參數(shù)，而棋盤格標(biāo)定法應(yīng)用于分布較廣的多相機(jī)時(shí)，相機(jī)參數(shù)容易在關(guān)系傳遞過程中引入較大的累積誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種測量準(zhǔn)確、成本低、特征點(diǎn)易于識(shí)別和匹配、應(yīng)用范圍不受限制的基于顏色編碼的基于顏色編碼的多目立體視覺腳型三維測量方法、系統(tǒng)和介質(zhì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于顏色編碼的多目立體視覺腳型三維測量方法，包括以下步驟：

通過多目圖像的采集平臺(tái)，采用多相機(jī)同步拍攝穿有彩色編碼圖案襪子的腳型，進(jìn)行圖像采集；

根據(jù)采集到的圖像，并基于球體的多相機(jī)標(biāo)定算法獲取相機(jī)內(nèi)外參數(shù)；

根據(jù)所述相機(jī)內(nèi)外參數(shù)進(jìn)行腳型密集特征點(diǎn)匹配；

根據(jù)所述相機(jī)內(nèi)外參數(shù)以及腳型密集特征點(diǎn)匹配的結(jié)果，進(jìn)行模型構(gòu)建與腳型參數(shù)測量。

其中，所述多目圖像的采集平臺(tái)具有360°視角、具備均勻光照環(huán)境，利用兩個(gè)基于socket的腳本實(shí)現(xiàn)圖像的多相機(jī)同步采集。

其中，所述根據(jù)采集到的圖像，并基于球體的多相機(jī)標(biāo)定算法獲取相機(jī)內(nèi)外參數(shù)的步驟包括：

根據(jù)采集到的圖像，基于霍夫變換的圓檢測算法預(yù)估球心在圖像的投影坐標(biāo)及圖像中直徑的大小；

進(jìn)行球面角點(diǎn)檢測，得2D坐標(biāo)，計(jì)算標(biāo)記點(diǎn)及球心的3D坐標(biāo)，預(yù)估相機(jī)的初始外參數(shù)；

采用SBA進(jìn)行非線性優(yōu)化，得到準(zhǔn)確的相機(jī)內(nèi)外參數(shù)。

其中，所述根據(jù)所述相機(jī)內(nèi)外參數(shù)進(jìn)行腳型密集特征點(diǎn)匹配的步驟包括：