[發(fā)明專利]基于對稱布設(shè)的雙目視覺系統(tǒng)及DIC技術(shù)的曲面重構(gòu)法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110612922.8
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113446958A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊克;彭婭淇
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 王慧穎

本發(fā)明提出一種基于對稱布設(shè)的雙目視覺系統(tǒng)及DIC技術(shù)的曲面重構(gòu)法，包括以下步驟：兩組對稱布設(shè)的雙目視覺系統(tǒng)的相機標(biāo)定和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；獲取試件上、下表面的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并進行圖像匹配；根據(jù)相機標(biāo)定和圖像匹配結(jié)果，表面離散的點云數(shù)據(jù)；根據(jù)上、下表面各自的點云數(shù)據(jù)，擬合出對應(yīng)的曲面；求解上、下兩表面對應(yīng)匹配點的中點，并擬合出中面。本發(fā)明的方法具有重建薄板完整的表面形貌的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于非接觸光學(xué)測量領(lǐng)域，具體涉及一種基于對稱布設(shè)的雙目視覺系統(tǒng)及DIC技術(shù)的曲面重構(gòu)法。

背景技術(shù)

曲面重構(gòu)是逆向工程的一個核心問題和關(guān)鍵步驟，曲面重構(gòu)的首要步驟是通過某種測量方法，采集被測試件表面的三維數(shù)據(jù)，主要的測量方法有接觸式測量和非接觸式測量。接觸式測量指測量過程中測量設(shè)備的測頭與被測試件表面相接觸的一種測量方式，這種測量方法具有高精度和測量速度快等優(yōu)點，但是測量時間長、且因為測頭與試件表面接觸，可能產(chǎn)生測頭磨損，從而影響了測量的精度、以及在一些高溫等特殊測試環(huán)境中，接觸式測量的應(yīng)用存在很大的限制。非接觸式測量法對空間要求較小，很好地彌補了接觸式測量法存在的特殊環(huán)境使用限制的問題，得到了廣泛的應(yīng)用。其中，將雙目立體視覺系統(tǒng)和數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)相結(jié)合的三維數(shù)字圖像相關(guān)法是一研究熱點。

三維數(shù)字圖像相關(guān)法是一種結(jié)合了兩雙目立體視覺系統(tǒng)和數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)來實現(xiàn)物體表面三維形貌和變形測量的方法。相對于其他光學(xué)測量方法所需測試環(huán)境苛刻的缺點以及二維數(shù)字圖像相關(guān)法測試的局限性，三維數(shù)字圖像相關(guān)法具有環(huán)境適應(yīng)性強，光路布置簡單等優(yōu)點，是光測力學(xué)中的重要方法。

在使用雙相機來獲取圖像的時候，由于物體表面形狀、系統(tǒng)參數(shù)和測量方位等的影響，常常導(dǎo)致遮擋現(xiàn)象的發(fā)生，這就會導(dǎo)致圖像處理中信息的缺失，不利于物體三維形貌的完整還原及非公共點區(qū)域的視差確定。目前較為常見的兩種方法包括：從立體匹配角度出發(fā)，建立匹配計算模型和多目成像；與后者相比，前者由于理論和技術(shù)的不完善，目前難以建立一種通用的匹配計算模型。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中單組雙目立體視覺系統(tǒng)在獲取圖像時，由于物體表面形狀、系統(tǒng)參數(shù)和測量方位等的影響，而存在的遮擋問題，本發(fā)明提出了一種基于對稱布設(shè)的雙目視覺系統(tǒng)及DIC技術(shù)的曲面重構(gòu)法，該方法具有重建薄板試件完整的表面形貌的效果。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種基于對稱布設(shè)的雙目視覺系統(tǒng)及DIC技術(shù)的曲面重構(gòu)法，其特征在于，所述的曲面重構(gòu)法包括以下步驟：

步驟一、將兩組對稱布設(shè)的雙目視覺系統(tǒng)的相機進行標(biāo)定和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；

步驟二、利用兩組雙目相機，分別獲取薄板試件上、下兩表面的數(shù)字圖像，并進行圖像匹配；

步驟三、根據(jù)相機標(biāo)定和圖像匹配結(jié)果，表面離散的點云數(shù)據(jù)；

步驟四、根據(jù)上、下表面各自的點云數(shù)據(jù)，擬合出對應(yīng)的曲面；即為薄板試件的完整曲面；

步驟五、求解上、下兩表面對應(yīng)匹配點的中點，并擬合出中面。

進一步，所述的步驟一具體為：

1.1，根據(jù)張正友標(biāo)定法，分別標(biāo)定兩組雙目相機，獲得相機的內(nèi)參數(shù)：f_x、f_y、 u₀、v₀和相機的外參數(shù)：旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移向量T；張正友標(biāo)定方法需要兩個步驟：相機參數(shù)初值估計和相機參數(shù)優(yōu)化；首先利用線性標(biāo)定法求解相機參數(shù)，然后利用最大似然法對解求精，最后加入畸變因子，進行非線性優(yōu)化提高精度；

1.2，利用準備好的正反噴涂散斑的標(biāo)定試件，將兩組雙目系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)系下。

進一步，所述的步驟二具體為：