[發明專利]基于五點標識的汽車形貌單目主動視覺重建系統與方法

在審

• 申請號: 201911426733.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111380481A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發明（設計）人: 徐觀;沈慧;陳熔;蘇建;張立斌;劉玉梅;戴建國;單紅梅;林慧英;李曉韜;陳芳;朱堯平
• 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五點標識的汽車形貌單目主動視覺重建系統與方法，旨在解決基于五點標識的汽車形貌單目主動視覺檢測問題。基于五點標識的汽車形貌單目主動視覺重建系統主要由攝像機(1)、激光投面儀(2)、二維靶標(3)、二維靶標固定座(4)、連接夾(5)與三角架(6)組成。基于五點標識的汽車形貌單目主動視覺重建方法由圖像采集、攝像機(1)內參數矩陣的求解、攝像機(1)外參數旋轉矩陣以及平移向量的求解、車身特征點重建等步驟組成，提供了一種結構簡單、性能可靠的基于五點標識的汽車形貌單目主動視覺重建系統與方法。

技術領域

本發明涉及一種汽車檢測設備和檢測方法，更具體的說，它是一種基于五點標識的汽車形貌單目主動視覺重建系統與方法。

背景技術

汽車形貌檢測作為交通檢測領域重要的環節，在汽車形狀位置偏差、軸距差、形貌重建、車型分類、超載超限及非法改裝等方面具有重要的應用前景。為了避免對被測量物體表面造成刮傷，現在較多采用非接觸式測量方法。但是非接觸式測量通常需要借助靶標，并且需要將其移動多個位置獲取多幅圖像以實現對相機的標定，移動靶標不僅耗費時間，還會使處理過程復雜化。如何簡化對相機的標定過程，實現物體的三維信息重建就十分重要。為了實現對汽車形貌進行較高精度的特征點重建，設計了一種基于五點標識的汽車形貌單目主動視覺重建系統與方法。

發明內容

本發明針對解決在汽車形貌重建過程中，現有技術裝置復雜、過程繁瑣等問題，設計了一種基于五點標識的汽車形貌單目主動視覺重建系統與方法，實現對汽車形貌特征點的三維自由重建。該方法主要由一部工業攝像機、一個由規則扇形圖案組成的二維靶標及與二維靶標相對位置固定不變的激光投面儀和一個二維靶標固定座構成，通過應用相交直線上五點標識的射影轉換進行單圖像相機標定，進而實現汽車形貌的三維重建。

結合說明書附圖，本發明采用如下技術方案予以實現：

基于五點標識的汽車形貌單目主動視覺重建系統包括有攝像機、激光投面儀、二維靶標、二維靶標固定座、連接夾與三角架；

三角架放置在地面上，攝像機通過底部的螺紋孔與三角架頂部的螺栓螺紋固定連接，二維靶標固定座放置在水平地面上，二維靶標底部與二維靶標固定座上的凹槽緊配合固定連接，二維靶標置入連接夾的U形鋼板的細長凹槽中，螺栓穿入連接夾和二維靶標的通孔與螺母螺紋固定連接，激光投面儀插入激光器連接夾鋼管的內孔中，緊定螺釘旋入連接夾鋼管側面的螺紋孔，緊定螺釘端部與激光投面儀圓柱面接觸緊配合，激光投面儀發出的激光平面與二維靶標圖形所在平面共面。

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。

技術方案中所述的激光投面儀為可發射線激光的圓柱形零件，激光投面儀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靶標為一塊加工有通孔的矩形鋼板制成的零件，二維靶標的表面粘貼有可生成共線點特征的放射狀黑白相間圖案。

技術方案中所述的二維靶標固定座為鋼板加工的長方體零件，上表面加工有細長凹槽。

技術方案中所述的連接夾為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。

技術方案中所述的三角架為可調整高度的三角支架。

基于五點標識的汽車形貌單目主動視覺重建方法的具體步驟如下：

第一步：基于五點標識的汽車形貌單目主動視覺重建方法的圖像采集：

攝像機固定在三角架上，將三角架放置在地面上，激光投面儀插入連接夾的鋼管內孔，打開激光投面儀，通過調節連接夾的鋼管上的螺釘，使激光投面儀投射出的激光與二維靶標共面并將激光投面儀固定，攝像機采集一幅圖像，圖像包含二維靶標以及激光投面儀與車輛表面相交的激光投影點；

第二步：攝像機內參數矩陣的求解：