[發明專利]一種基于神經網絡的單相機-雙棱鏡三維測量系統及測量方法

在審

• 申請號: 202210070690.2
• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN114543667A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 韋萍;王牧
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 梁劍

1.一種基于神經網絡的單相機-雙棱鏡三維測量系統，其特征在于，包括：

導軌、滑動設置于導軌上的標定板、移動設置于導軌上相機、設置于相機于標定板之間的雙棱鏡及計算機；

所述相機沿其光軸方向位于導軌上移動，且導軌上固定有鎖死件，所述鎖死件用于固定相機；

所述計算機用于給相機供電并控制相機，且計算機包括三維測量模塊，所述三維測量模塊包括圖像處理部與神經網絡訓練部；

所述導軌設置有滑塊及固接于所述滑塊上的標定板，且導軌通過直流電源驅動步進電機轉動來移動滑塊，通過控制步進電機轉動的圈數來精確控制標定板沿Z方向上移動的距離。

2.如權利要求1所述的一種基于神經網絡的單相機-雙棱鏡三維測量系統，其特征在于，所述雙棱鏡為沿頂線對稱的等腰棱鏡，其楔面角小于60°，材料為折射率為1.4的K9透明玻璃。

3.如權利要求1所述的一種基于神經網絡的單相機-雙棱鏡三維測量系統，其特征在于，雙棱鏡的頂線一側靠近相機，且雙棱鏡設置于由固定件與旋轉平移臺形成的固定組件上，通過平移和旋轉來調整相機和雙棱鏡之間的相對位姿，進而改變單相機-雙棱鏡之間的有效測量域。

4.如權利要求1所述的一種基于神經網絡的單相機-雙棱鏡三維測量系統，其特征在于，所述圖像處理部用于對標定板上的所有角點映射在圖片中的左右像點的像素坐標進行提取和匹配；

所述神經網絡訓練部用于以角點的左右像素坐標作為輸入集，以角點的空間三維坐標作為輸出集進行訓練。

5.如權利要求1所述的一種基于神經網絡的單相機-雙棱鏡三維測量系統的測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、利用計算機啟動系統的相機，并進入圖像實時顯示界面；

S2、將標定板固定在步進電機導軌的滑塊上，并使標定板處于相機可捕捉的視域內；

S3、在雙棱鏡旋轉平移平臺上調節處于相機前端的棱鏡的位置、角度，以及對整個平臺進行調平，同時可以依據實際情況沿光軸方向移動導軌上的相機，以及調節相機上的光圈和對焦環；

S4、利用步進電機多次等間距沿著相機光軸方向移動標定板，形成有效的體標定區域，同時利用計算機拍攝存儲處于不同位置的標定板圖像；

S5、取所有圖片上的所有角點的左右像素坐標并進行匹配同名像素點，建立樣本總集；

S6、通過步驟S4與步驟S5獲得目標物體在三維物體空間坐標系中的坐標值。

6.如權利要求5所述的一種基于神經網絡的單相機-雙棱鏡三維測量系統的測量方法，其特征在于，所述步驟S5中構建BP神經網絡，以樣本總集里部分角點作為神經網絡訓練集對神經網絡進行訓練，并以整個樣本總集作為測試集評判神經網絡合格與否，最后輸出該神經網絡，建立三維測量模塊。