[發明專利]基于雙目立體視覺實現工件三維重建的方法

在審

• 申請號: 202011242913.6
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112819935A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 汪貴華;羅曉杰;張印
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T15/60;G06T7/13;G06T7/80;G06T7/90
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 岑丹

1.一種基于雙目立體視覺實現工件三維重建的方法，其特征在于，包括：

步驟1：構建工件圖像采集系統，所述工件圖像采集系統包括工件三維旋轉裝置和雙目相機硬件測量系統；

步驟2：工件三維旋轉裝置從初始位置開始每旋轉一個角度，雙目相機硬件系統采集一幀工件圖像，測量工件三維旋轉裝置傾斜角度；

步驟3：對采集的圖像進行灰度處理、ROI區域選取、自適應中值濾波得到二值化圖像，利用canny邊緣提取算法對二值化圖像進行輪廓提取；

步驟4：采用SIFT算法對左右輪廓圖提取特征點，進行立體匹配；

步驟5、根據步驟1得到標定結果及激光雷達測量出來的距離，將特征點的像素坐標轉換成世界坐標系下的坐標；

步驟6、將得到圖像特征點在世界坐標系的坐標進行曲線擬合，得到工件輪廓圖。

2.根據權利要求1所述的基于雙目立體視覺實現工件三維重建的方法，其特征在于，所述雙目相機硬件測量系統包括兩個相機和激光雷達，兩個相機中心與工件旋轉裝置處于同一水平線上，激光雷達位于兩個相機之間。

3.根據權利要求1所述的基于雙目立體視覺實現工件三維重建的方法，其特征在于，所述工件三維旋轉裝置上設置有傾斜傳感器，所述傾斜傳感器用于測量旋轉角度。

4.根據權利要求1所述的基于雙目立體視覺實現工件三維重建的方法，其特征在于，采用SIFT算法對左右輪廓圖提取特征點的具體步驟為：

搜索所有尺度上的圖像位置，通過高斯微分函數識別對于尺度和旋轉不變的興趣點；

在每個興趣點的位置上，通過擬合模型確定特征點位置和尺度。

5.根據權利要求4所述的基于雙目立體視覺實現工件三維重建的方法，其特征在于，通過擬合模型確定特征點位置和尺度的具體方法為:

利用DoG函數在尺度空間的Talor展開式進行曲線擬合,DoG函數在尺度空間的Talor展開式為：

式中，D(X)為高斯差分算子，X(x,y,σ)表示尺度下像素坐標，σ為尺度因子，(x,y)為圖像像素坐標系的任一像素點坐標，X₀(x₀,y₀,σ₀)為原始尺度下圖像像素坐標系原點坐標；

對Talor展開式求導并讓方程等于零，得到極值點的偏移量為：

對應極值點方程的值為：

6.根據權利要求1所述的基于雙目立體視覺實現工件三維重建的方法，其特征在于，特征點的像素坐標和世界坐標轉換關系具體為：

式中，(u,v)為特征點在像素坐標系坐標，dy為特征點像素在物理坐標系中x,y方向的尺寸，f表示相機焦距，R表示的是旋轉三階矩陣，T代表平移的列向量，(X_W,Y_W,Z_W)表示該點在世界坐標系坐標點的位置。