[發(fā)明專利]一種利用物體平移進行單目三維測量的方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010255057.1
• 申請日: 2020-04-02
• 公開（公告）號: CN111397511A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張健;何睿清;路繩方;魏峘;覃翠;趙靜;余輝龍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 蘇良

本發(fā)明涉及一種利用物體平移進行單目三維測量的方法及裝置，通過傳輸帶勻速移動被測物體，并在物體處于不同位置下拍攝圖像，再通過特征點匹配確定測量點在兩幅圖像上的像差，利用像差、運動距離及空間位置的幾何關(guān)系確定被測點的空間位置，從而實現(xiàn)被測物體三維測量。本發(fā)明不需要結(jié)構(gòu)光進行投影，單目三維測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，其通過相機直接成像，圖像清晰，可實現(xiàn)不影響物體移動的情況下，實現(xiàn)移動物體的連續(xù)實時三維測量。本發(fā)明的利用物體平移進行單目三維測量的方法及裝置具有重要的實用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于三維測量領(lǐng)域，涉及一種利用物體平移進行單目三維測量的方法及裝置。

背景技術(shù)

目前，單目立體測量方法主要有兩類：

1、利用相機移動在不同位置拍攝圖像，或采用鏡面反射的方法構(gòu)成雙目立體視覺系統(tǒng)，利用雙目立體視覺的方法進行立體測量。采用該方法時，對于相機移動的要求較高(如移動距離的測量)，而采用鏡面則會降低圖像的分辨率。此外，該兩種方式均要求被測物體保持不動，難以實現(xiàn)物體的連續(xù)三維測量需求。

2、采用結(jié)構(gòu)光投影到被測物體上，利用結(jié)構(gòu)光的形變，測量立體信息。采用該方法需要額外的光學(xué)系統(tǒng)，導(dǎo)致測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種利用物體平移進行單目三維測量的方法及裝置。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種利用物體平移進行單目三維測量的方法，包括：

以單目相機的像平面中心為原點O，垂直于像平面方向為Z軸，像平面為XOY平面，建立O-XYZ三維坐標(biāo)系；t₁時刻，單目相機拍下第一張圖像，物點P在像平面上形成像點P1；接著，物點P以勻速V平行于像平面作直線移動，在t₂時刻到達位置P'，單目相機拍下第二張圖像，物點P'在像平面上形成像點P2；

計算物點P的空間三維坐標(biāo)(x_p,y_p,z_p)：

公式(1)中，b＝V·Δt，Δt＝t₂-t₁；d為像點P1和P2之間的像差，通過特征點匹配算法計算得到；f為單目相機的焦距，(x_C,y_C)為物點P對應(yīng)的像點P1在像平面上的坐標(biāo)。

進一步地，確定像差d的具體過程為：

第一、第二張圖像中，與原點O對應(yīng)的中心點坐標(biāo)均為(0.5L,0.5W)，其中，L為圖像的橫向分辨率，W為圖像的縱向分辨率；

第一張圖像中，像點P1對應(yīng)的像素點坐標(biāo)為(i₁,j₁)；

第二張圖像中，像點P2對應(yīng)的像素點坐標(biāo)為(i₂,j₂)；

計算像點P1距離第一張圖像中心點的距離d'₁，計算像點P2距離第二張圖像中心點的距離d'₂，計算公式為：

公式(2)中，px為單目相機的每個像元的寬度，py為單目相機的每個像元的高度；

當(dāng)像點P1和P2位于原點O同側(cè)時，像差d＝|d'₁-d'₂|；

當(dāng)像點P1和P2位于原點O不同側(cè)時，像差d＝|d'₁+d'₂|。

進一步地，T·V≤px，T為單目相機快門速度。