[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

本發明公開了一種基于雙目立體視覺實現工件三維重建的方法，包括構建工件圖像采集系統；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；對采集的圖像進行處理；采用SIFT算法對左右輪廓圖提取特征點，進行立體匹配；將特征點的像素坐標轉換成實際的坐標；將得到圖像特征點的世界坐標進行曲線擬合，得到工件輪廓圖。本發明可在不同條件下完成工作，高效且檢測精度較高。

技術領域

本發明屬于計量檢測技術領域，特別是一種基于雙目立體視覺實現工件三維重建的 方法。

背景技術

隨著計算機視覺的應用越來越來受到各行業的關注，涉及的范圍不斷擴大。計算機 視覺技術為人們創造機會的同時也帶來了很多挑戰。三維重建技術作為其中的備受關注 的研究課題之一，已被普遍的用以科研和生活中。在工業上，三維重建可以用于工件焊接、模具等工程上。但是由于工業環境復雜，一方面很難進行接觸式測量，另一方面非 接觸式測量又會由于光照不足、工件空洞較多，容易受到環境的干擾，很難有效的測量 出來。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種基于雙目立體視覺實現工件三維重建的方法。

實現本發明目的的技術方案為：一種基于雙目立體視覺實現工件三維重建的方法， 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??；

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。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，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：

優選地，特征點的像素坐標和世界坐標轉換關系具體為：