[發明專利]一種基于SAD立體匹配和高精度設備協同的柔性橡膠工件3D壁厚提取方法

在審

• 申請號: 202110650600.2
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN115471536A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 丁彥玉;齊騰;畢德學;李江;紀金剛;許蕊;白宇;南金翔;侯盈盈;楊義;王震
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T7/13;G06T7/33;G06T5/30;G06T5/00
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1.一種基于SAD立體匹配和高精度設備協同的柔性橡膠工件3D壁厚提取方法，其特征在于：一種基于SAD立體匹配和高精度設備協同的柔性橡膠工件3D壁厚提取方法具體是按以下步驟進行的：

步驟一、采用圓點標定板，進行多幅圖標定與畸變校正，并極線校正，得出雙目相機內外參數及相對位姿；

步驟二、根據工件長度，自動計算高精度滑臺行進軌跡，雙目相機分段拍攝被測工件，獲取圖像；

步驟三、將圖像預處理，獲取ROI；

步驟四、利用邊緣提取算法，對獲取ROI進行邊緣提取；

步驟五、利用SAD算法，找出左右相機特征對應點；

步驟六、基于圖像特征進行拼接，并結合高精度滑臺的運動軌跡分析，進行校驗；

步驟七、利用邊緣輪廓，對特征位置求取3D壁厚；

步驟八、檢驗該測量方法魯棒性及檢驗測量結果是否滿足一致性要求。

2.根據權利要求1所述的一種基于SAD立體匹配和高精度設備協同的柔性橡膠工件3D壁厚提取方法，其特征在于：步驟二中根據工件長度，自動計算高精度滑臺行進軌跡，雙目相機分段拍攝被測工件，獲取圖像。具體為，高像素雙目相機重復視野小，為應對長度、特征復雜的柔性橡膠工件，控制自動高精度滑臺行進軌跡與雙目相機外觸發，將柔性橡膠工件塊劃區域拍攝，獲取拼接所需圖像。同時，記錄高精度滑臺走過的軌跡長度，為接下來基于圖像特征拼接，提供可校驗的數據。

3.根據權利要求1所述的一種基于SAD立體匹配和高精度設備協同的柔性橡膠工件3D壁厚提取方法，其特征在于：步驟五中利用SAD算法，利用SAD算法，找出左右相機特征對應點。對準后的左右視圖圖像的對應像素塊的對應像素差的絕對值進行求和：

其中，d∈[d_min，d_max]，式中的d_min和d_max可以通過兩幅圖像中空間中同一點在兩幅圖像中出現的最大最小值求出，規定視差搜索區域的長度為1＝d_max-d_min+1。當為一個點在整個視差搜索區域內計算相似度后，使用最小或最大度量值時的視差作為該點的匹配點。

4.根據權利要求1所述的一種基于SAD立體匹配和高精度設備協同的柔性橡膠工件3D壁厚提取方法，其特征在于：步驟六中基于圖像特征進行拼接，并運用控制高精度滑臺的運動軌跡分析，進行校驗，其具體過程如下：

(1)將邊緣檢測算法提取出的XLD進行極值提取，提取出每一組輪廓中的特征點位置信息；

(2)根據提取出的特征點坐標信息和精確控制高精度滑臺運動距離關系，將兩幅圖像中同一特征點坐標信息進行匹配。通過提取出的特征點信息，使用空間轉換算法，將冗余部分裁去，將兩幅圖像中的相同特征點進行結合，完成整體圖像拼接工作；

(3)根據精確控制高精度滑臺移動距離，將距離轉化為像素坐標系中像素值，與截取的冗余部分比較，數值相同，即拼接成功。

5.根據權利要求1所述的一種基于SAD立體匹配和高精度設備協同的柔性橡膠工件3D壁厚提取方法，其特征在于：步驟七中利用邊緣輪廓，對特征位置求取3D壁厚。由于柔性橡膠工件，易發生變形，在計算特征點3D壁厚時采取遍歷的方法，具體過程如下：

(1)將雙目相機中同一位置的特征點坐標信息，結合雙目相機內參與相對位姿，得出圖上任意一點的實際空間X、Y、Z坐標。

(2)以柔性橡膠工件右邊緣特征點為基準，其坐標為(x₁，y₁，z₁)，在左邊緣找到與x₁相同點，并提取上下各N個點的xyz坐標，共2N+1個點坐標。

(3)利用遍歷上述2N+1個點，將其坐標依次帶入公式(x_n，y_n，z_n)，得出Thick_min即為該特征點的3D壁厚。

6.根據權利要求1所述的一種基于SAD立體匹配和高精度設備協同的柔性橡膠工件3D壁厚提取方法，其特征在于：步驟八中檢驗該測量方法魯棒性及檢驗測量結果是否滿足一致性要求，其具體步驟如下：

(1)將不同型號柔性橡膠工件，按步驟操作，檢驗是否能完整拼接；

(2)將同一工件，連續檢測8～10次，檢驗同一個特征點的組數值的極差，一致性是否達到±0.03，則該方法有效。