[發(fā)明專利]一種面向行駛車輛的汽車底盤三維重建系統(tǒng)及其工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011635384.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112734908B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙明;王鈺;何純哲;周文博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00;G06T7/73
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種面向行駛車輛的汽車底盤三維重建系統(tǒng)，其特征在于，包括通過數(shù)據(jù)線纜連接的車底成像子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)；其中：

所述車底成像子系統(tǒng)，設(shè)置在地面上或埋設(shè)在地面以下，用于拍攝上方通過的車輛，包括圖像采集單元和補(bǔ)光光源；圖像采集單元用于采集汽車底盤圖像；補(bǔ)光光源用于在圖像采集單元視場(chǎng)范圍內(nèi)均勻照明；

所述數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)，用于控制所述車底成像子系統(tǒng)、采集圖像數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及執(zhí)行三維重建算法，完成車底三維重建；所述數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)執(zhí)行的所述三維重建算法，具體包括：

步驟1、輸入所述車底成像子系統(tǒng)采集的一組汽車底盤圖像數(shù)據(jù)集；

步驟2、特征提取，對(duì)所述汽車底盤圖像數(shù)據(jù)集中的每張圖像進(jìn)行特征提取，得到特征點(diǎn)；

步驟3、特征匹配，對(duì)所述汽車底盤圖像數(shù)據(jù)集中相鄰圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，得到完整的匹配點(diǎn)集；

步驟4、基于特征點(diǎn)的初始匹配，估計(jì)相機(jī)之間的相對(duì)位姿；

步驟5、優(yōu)化初始匹配的特征點(diǎn)和相機(jī)參數(shù)，得到最優(yōu)的空間坐標(biāo)和相機(jī)參數(shù)；

步驟6、點(diǎn)云融合，根據(jù)特征點(diǎn)匹配的結(jié)果計(jì)算可匹配的特征點(diǎn)的點(diǎn)云，再根據(jù)相機(jī)位姿融合點(diǎn)云；

步驟7、稠密三維重建，根據(jù)步驟5得到的相機(jī)參數(shù)，對(duì)相鄰兩圖像對(duì)進(jìn)行立體矯正并提取圖像的特征點(diǎn)，立體匹配后的圖片利用極線約束匹配特征點(diǎn)，再根據(jù)步驟4估計(jì)的相機(jī)之間的相對(duì)位姿融合稠密點(diǎn)云，得到重建車底三維模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向行駛車輛的汽車底盤三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集單元包括多臺(tái)高速面陣相機(jī)，且各高速面陣相機(jī)排列在同一條直線上，排列方向延汽車底盤寬度方向，完整覆蓋車寬。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向行駛車輛的汽車底盤三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述補(bǔ)光光源為高亮度光源，其發(fā)光部分沿汽車底盤寬度的方向延伸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向行駛車輛的汽車底盤三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)包括PC計(jì)算機(jī)、工控機(jī)、圖形工作站或?qū)Ｓ们度胧接?jì)算機(jī)的一種，且內(nèi)部配置高速計(jì)算卡。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的面向行駛車輛的汽車底盤三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)內(nèi)部配備對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集卡。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向行駛車輛的汽車底盤三維重建系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟5具體包括：

步驟51、采用光束法平差剔除錯(cuò)誤匹配點(diǎn)；

步驟52、將步驟2中特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)和步驟4估計(jì)的相機(jī)之間的相對(duì)位姿作為未知參數(shù)，將步驟2中特征點(diǎn)的像素坐標(biāo)作為觀測(cè)數(shù)據(jù)；

步驟53、基于步驟52進(jìn)行平差操作，得到最優(yōu)的空間坐標(biāo)和相機(jī)參數(shù)。

7.一種基于上述權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述面向行駛車輛的汽車底盤三維重建系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括：

S1、系統(tǒng)準(zhǔn)備，將所述車底成像子系統(tǒng)設(shè)置在特定的出入口，使得車輛中心在所述車底成像子系統(tǒng)的正上方通過，當(dāng)車輛行駛進(jìn)入所述車底成像子系統(tǒng)的可視范圍時(shí)，開啟補(bǔ)光光源，圖像采集單元以最高采集幀率開始采集車底圖像；

S2、圖像采集，從車輛頭部開始，圖像采集單元按照一定幀率同步采集圖像，保證車輛以一定的速度經(jīng)過特定的出入口，通過均勻且亮度足夠的補(bǔ)光光源，實(shí)現(xiàn)圖像采集單元高幀率同步采集到清晰的汽車底盤圖像；

S3、關(guān)閉系統(tǒng)，車輛整體通過后，關(guān)閉車底成像子系統(tǒng)中的補(bǔ)光光源，圖像采集單元進(jìn)入等待或關(guān)閉狀態(tài)；

S4、數(shù)據(jù)處理，將圖像采集單元采集的圖像數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集處理子系統(tǒng)中，執(zhí)行三維重建算法完成數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)汽車底盤的三維重建。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的面向行駛車輛的汽車底盤三維重建系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述步驟S2中，圖像采集單元中的多臺(tái)高速面陣相機(jī)，在采集時(shí)通過外觸發(fā)或內(nèi)觸發(fā)的方式進(jìn)行同步，保證各高速面陣相機(jī)在相同的時(shí)間點(diǎn)上進(jìn)行圖像采集，且各高速面陣相機(jī)的幀率要保證相鄰兩次采集圖像的重疊率不低于50%。