[發(fā)明專利]一種管路模型重建的控制方法、裝置及上位機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811451772.1
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109583377B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉少麗;劉檢華;吳天一;鄧琳蔚;張玉良;王治;任杰軒;黃浩
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué);北京衛(wèi)星制造廠有限公司
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/26;G06T7/13;G06T7/80
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;安利霞

1.一種管路模型重建的控制方法，應(yīng)用于上位機(jī)，其特征在于，包括：

從多目視覺圖庫中獲取一第一圖像以及一第二圖像，其中，所述第一圖像以及所述第二圖像為不同的攝像機(jī)從不同角度拍攝目標(biāo)管路得到的圖像；

對所述第一圖像以及所述第二圖像分別進(jìn)行預(yù)處理；

對預(yù)處理后的所述第一圖像進(jìn)行canny算子收縮處理，得到所述第一圖像的二維中心線點(diǎn)云；

對預(yù)處理后的所述第二圖像施加蛇模型力場，得到所述第二圖像的管路邊緣；

根據(jù)所述二維中心線點(diǎn)云對所述管路邊緣進(jìn)行極線約束處理，得到所述管路邊緣的中心線點(diǎn)云；

根據(jù)所述二維中心線點(diǎn)云以及所述管路邊緣的所述中心線點(diǎn)云，得到所述目標(biāo)管路的三維中心線點(diǎn)云；

根據(jù)所述三維中心線點(diǎn)云生成所述目標(biāo)管路的管路模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述預(yù)處理的步驟包括：

根據(jù)灰度值對圖像進(jìn)行閾值分割處理，得到預(yù)設(shè)灰度值區(qū)間內(nèi)的預(yù)處理圖像；

根據(jù)高斯濾波對所述預(yù)處理圖像進(jìn)行噪點(diǎn)消除處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述對預(yù)處理后的所述第二圖像施加蛇模型力場，得到所述第二圖像的管路邊緣的步驟包括：

在預(yù)處理后的所述第二圖像上定義一參數(shù)化的能量曲線；

根據(jù)所述能量曲線獲取預(yù)設(shè)的用于控制所述能量曲線收斂的圖像力函數(shù)以及內(nèi)力函數(shù)；

根據(jù)預(yù)處理后的所述第二圖像的灰度特征以及梯度特征，得到預(yù)處理后的所述第二圖像的外力函數(shù)；

根據(jù)所述圖像力函數(shù)、所述內(nèi)力函數(shù)以及所述外力函數(shù)，通過變分法原理以及歐拉—拉格朗日方程，得到所述能量曲線的力平衡條件；

根據(jù)所述能量曲線的力平衡條件、預(yù)設(shè)的所述能量曲線關(guān)于時間的偏導(dǎo)數(shù)以及根據(jù)預(yù)處理后的所述第二圖像的梯度特征得到的外力力場，得到所述能量曲線的力平衡方程；

根據(jù)所述力平衡方程得到所述能量曲線的能量泛函方程；

根據(jù)所述攝像機(jī)的內(nèi)參，通過變分法對所述能量泛函方程進(jìn)行處理，得到所述能量曲線的歐拉方程；

根據(jù)所述歐拉方程以及所述能量曲線得到所述第二圖像的所述管路邊緣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述二維中心線點(diǎn)云對所述管路邊緣進(jìn)行極線約束處理，得到所述管路邊緣的中心線點(diǎn)云的步驟包括：

依次獲取所述二維中心線點(diǎn)云上的一點(diǎn)作為第一目標(biāo)點(diǎn)；

根據(jù)所述第一目標(biāo)點(diǎn)的在所述第一圖像中的像素坐標(biāo)以及攝像機(jī)投影原理公式得到所述第一目標(biāo)點(diǎn)在所述第二圖像上的對應(yīng)的極線的方程；

根據(jù)所述極線與所述第二圖像上的所述管路邊緣的交點(diǎn)，得到所述第一目標(biāo)點(diǎn)在所述第二圖像上對應(yīng)的第一目標(biāo)中點(diǎn)；

根據(jù)每一所述第一目標(biāo)點(diǎn)所對應(yīng)的所述第一目標(biāo)中點(diǎn)，得到所述管路邊緣的中心線點(diǎn)云。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述二維中心線點(diǎn)云以及所述管路邊緣的所述中心線點(diǎn)云，得到所述目標(biāo)管路的三維中心線點(diǎn)云的步驟包括：

獲取所述二維中心線點(diǎn)云上的第二目標(biāo)點(diǎn)的像素坐標(biāo)、拍攝所述第一圖像的第一攝像機(jī)的外參矩陣、所述中心線點(diǎn)云上與所述第二目標(biāo)點(diǎn)相對應(yīng)的第二目標(biāo)中點(diǎn)的像素坐標(biāo)以及拍攝所述第二圖像的第二攝像機(jī)的外參矩陣；

根據(jù)所述第二目標(biāo)點(diǎn)的像素坐標(biāo)、所述第二攝像機(jī)的外參矩陣、所述第二目標(biāo)中點(diǎn)的像素坐標(biāo)、所述第二攝像機(jī)的外參矩陣以及預(yù)設(shè)三維重建公式，得到所述目標(biāo)管路上與所述第二目標(biāo)點(diǎn)相對應(yīng)的重建點(diǎn)以及所述重建點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

根據(jù)每一所述第二目標(biāo)點(diǎn)所對應(yīng)的重建點(diǎn)得到所述三維中心線點(diǎn)云。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述三維中心線點(diǎn)云生成所述目標(biāo)管路的管路模型的步驟包括：

將每一組所述三維中心線點(diǎn)云通過最小二乘法擬合在一起，得到目標(biāo)三維中心線點(diǎn)云；

將參與擬合的所述三維中心線點(diǎn)云的組數(shù)與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比對；

當(dāng)參與擬合的所述三維中心線點(diǎn)云的組數(shù)大于預(yù)設(shè)值時，根據(jù)所述目標(biāo)三維中心線點(diǎn)云生成所述管路模型。