[發明專利]基于立體視覺的三維重建的點云誤差補償方法及系統

有效

• 申請號: 202110297258.2
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112991464B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 胡天亮;劉忠強;段岳飛
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/55;G06N3/04;G06N3/084
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.基于立體視覺的三維重建的點云誤差補償方法，其特征是，包括：

獲得從多個位置拍攝的標定板的圖片并基于上述圖片重建出三維點云數據；

重建出三維點云數據，具體為：

建立二維棋盤格坐標系；

標記處棋盤格內角點；

使用立體視覺相機同時采集標定板圖片，利用立體視覺技術重建出該位置的棋盤格內角點三維點云坐標；

帶動棋盤格圖像等間距移動k次，并對每個位置的棋盤格內角點進行重建，得到立體視覺坐標系下的k幅點云；

基于重建出三維點云數據求取實際坐標點集，將實際坐標點集與求取的理論點集差值作為點云的重建誤差并建立誤差模型；重建出三維點云數據之后求取實際坐標點集，具體為：

建立空間三維設計坐標系，構建位于位于XOY平面內的棋盤格角點坐標集，計算從棋盤格第一個位置的點云到棋盤格角點坐標集的剛度變換矩陣，將得到的k幅點云使用剛度變換矩陣轉換到空間三維設計坐標系下，即得到實際坐標點集坐標；

求取理論點坐標的具體步驟為：對實際三維點集進行估計得到平面的移動方向向量，將得到的棋盤格角點坐標點集沿著移動方向向量以間隔移動k次得到理論點集坐標；

對實際物體進行三維掃描重建時，利用誤差模型對掃描得到的點云數據進行誤差補償，獲得補償后的點云坐標。

2.如權利要求1所述的基于立體視覺的三維重建的點云誤差補償方法，其特征是，獲得從多個位置拍攝的標定板的圖片之前，使用棋盤格和張氏標定法進行相機及系統標定，得到相機之間的空間外參數和兩個相機各自的內參數。

3.如權利要求1所述的基于立體視覺的三維重建的點云誤差補償方法，其特征是，建立誤差模型時，以得到實際點集的坐標作為輸入數據集，以得到的重建誤差作為輸出數據集，通過訓練得到具體的坐標和誤差之間的映射關系即獲得坐標—誤差映射神經網絡，完成誤差的預測。

4.如權利要求1所述的基于立體視覺的三維重建的點云誤差補償方法，其特征是，上述點云誤差補償方法用于3D打印工序。

5.基于立體視覺的三維重建的點云誤差補償系統，其特征是，包括：

三維點云數據重建模塊，用于獲得從多個位置拍攝的標定板的圖片并基于上述圖片重建出三維點云數據；

重建出三維點云數據，具體為：

建立二維棋盤格坐標系；

標記處棋盤格內角點；

使用立體視覺相機同時采集標定板圖片，利用立體視覺技術重建出該位置的棋盤格內角點三維點云坐標；

帶動棋盤格圖像等間距移動k次，并對每個位置的棋盤格內角點進行重建，得到立體視覺坐標系下的k幅點云；

誤差模型獲得模塊，用于基于重建出三維點云數據求取實際坐標點集，將實際坐標點集與求取的理論點集差值作為點云的重建誤差并建立誤差模型；重建出三維點云數據之后求取實際坐標點集，具體為：

建立空間三維設計坐標系，構建位于位于XOY平面內的棋盤格角點坐標集，計算從棋盤格第一個位置的點云到棋盤格角點坐標集的剛度變換矩陣，將得到的k幅點云使用剛度變換矩陣轉換到空間三維設計坐標系下，即得到實際坐標點集坐標；

求取理論點坐標的具體步驟為：對實際三維點集進行估計得到平面的移動方向向量，將得到的棋盤格角點坐標點集沿著移動方向向量以間隔移動k次得到理論點集坐標；

補償后的點云坐標獲得模塊，對實際物體進行三維掃描重建時，利用誤差模型對掃描得到的點云數據進行誤差補償，獲得補償后的點云坐標。

6.一種計算裝置,包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征是，所述處理器執行所述程序時實現上述權利要求1-4任一所述的方法的步驟。

7.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征是，該程序被處理器執行權利要求1-4任一所述方法的步驟。