[發明專利]基于點與直線不變量的汽車形貌主動視覺重建系統與方法

在審

• 申請號: 201911426728.X
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111412855A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 徐觀;陳芳;單紅梅;蘇建;劉玉梅;張立斌;陳熔;戴建國;林慧英;李曉韜;朱堯平;沈慧
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于點與直線不變量的汽車形貌主動視覺重建系統與方法，旨在解決基于點與直線不變量的汽車形貌主動視覺檢測問題。基于點與直線不變量的汽車形貌主動視覺重建系統主要由攝像機支架(1)、攝像機(2)、連接件(3)、線激光器(4)與二維標定板(5)組成。基于點與直線不變量的汽車形貌主動視覺重建方法由圖像采集、基于點與直線不變量的車身特征點在二維標定板(5)坐標系下的坐標求解、車身點重建三個步驟組成，提供了一種結構簡單、性能可靠的基于點與直線不變量的汽車形貌主動視覺重建系統與方法。

技術領域

本發明涉及一種汽車形貌主動視覺重建領域的測量設備與測量方法，更具體的說，它是一種基于點與直線不變量的汽車形貌主動視覺重建系統與方法。

背景技術

基于機器視覺的汽車形貌檢測可以實現自動辨識車輛是否超限超載，并為車型的分類、整車尺寸參數、車輛信息的獲取提供重要的依據。研究汽車形貌無運動約束主動視覺檢測方法，通過非接觸的測量方法對于豐富汽車性能檢測方法、保障人們的生命財產安全、實現汽車自動化檢測具有重要研究意義。本發明提出了一種基于點與直線不變量的汽車形貌主動視覺重建系統與方法。系統中線激光器投射的激光線在二維標定板所屬平面內，構造包括激光線和激光線車身投影點在內的由二維標定板上的直線及不在其上的點所構成的射影不變量，建立了對汽車形貌特征點的解算模型，實現了對汽車形貌特征點的非接觸檢測。

發明內容

本發明針對解決在獲取汽車形貌過程中，固定式檢測無法靈活檢測汽車形貌的各個部位，且設備價格昂貴、測量速度慢等問題，提出了一種性能可靠、結構簡單、操作簡便、算法簡單的檢測系統與方法。該系統主要由攝像機支架、攝像機、連接件、線激光器與二維標定板組成。通過求解攝像機拍攝獲取圖像中的兩條直線與不在直線上的兩點，得到的不變量數值，進而求得激光線與車身表面交點，實現了采用點與直線不變量對汽車形貌特征點的重建。

結合說明書附圖，本發明采用如下技術方案予以實現：

基于點與直線不變量的汽車形貌主動視覺重建系統包括有攝像機支架、攝像機、連接件、線激光器與二維標定板；

攝像機支架放置在地面上，攝像機通過底部的螺紋孔與攝像機支架頂部的螺栓螺紋固定連接，二維標定板置入連接件的U形鋼板的細長凹槽中，螺栓穿入連接件和二維標定板的通孔與螺母螺紋固定連接，線激光器插入激光器連接件鋼管的內孔中，緊定螺釘旋入連接件鋼管側面的螺紋孔，緊定螺釘端部與線激光器圓柱面接觸緊配合，線激光器發出的激光線與二維標定板圖形所在平面共面。

技術方案中所述的攝像機支架為可調整高度的三角支架。

技術方案中所述的攝像機為裝有窄帶濾光片的廣角工業相機。

技術方案中所述的連接件為U形鋼板與鋼管焊接而成的零件，U形鋼板側面加工有通孔，鋼管側面加工有螺紋孔。

技術方案中所述的線激光器為可發射線激光的圓柱形零件，線激光器發出的激光波長與攝像機的窄帶濾光片的帶通波長一致。

技術方案中所述的二維標定板為一塊矩形鋼板制成的零件，二維標定板的表面粘貼可生成點和直線特征的黑白矩形標識的規則幾何圖形，二維標定板加工有通孔。

基于點與直線不變量的汽車形貌主動視覺重建方法的具體步驟如下：

第一步：基于點與直線不變量的汽車形貌主動視覺重建的圖像采集：

攝像機固定在攝像機支架上，將攝像機支架放置在地面上，線激光器插入連接件的鋼管內孔，打開線激光器，通過調節連接件的鋼管上的螺釘，使線激光器投射出的激光線在二維標定板所屬的平面中并將線激光器固定，攝像機采集一幅圖像，圖像包含二維標定板以及線激光器與車身表面相交的投影激光點；

第二步：基于點與直線不變量的車身特征點在二維標定板坐標系下的坐標求解：