[發明專利]一種雙棱鏡單目立體視覺系統三維光路分析方法

有效

• 申請號: 202210997109.1
• 申請日: 2022-08-19
• 公開（公告）號: CN115063567B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 李肖;李偉;辛海軍;陳懷遠;殷曉康;袁新安;陳興佩;周晶玉;冀全鑫;陳炳榮
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）;濰坊市特種設備檢驗研究院
• 主分類號: G06T19/00
• 分類號: G06T19/00;G06T7/73;G06T7/66;G06T7/60;G01M11/02;G01B11/00
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 方圓

1.一種雙棱鏡單目立體視覺系統三維光路分析方法，其特征在于，包括有如下步驟：

步驟一、搭建雙棱鏡單目立體視覺系統；

所述步驟一可具體描述為：

選用一個真實相機與一個雙棱鏡組成雙棱鏡單目立體視覺系統；其中，將雙棱鏡置于真實相機的前方，并將真實相機的靶面分成對稱的左靶面和右靶面；左靶面與右靶面分別對應目標成像的兩個視角；

步驟二、構建雙棱鏡單目立體視覺系統的坐標系，并對雙棱鏡單目立體視覺系統進行參數定義；

所述步驟二可具體描述為：

以真實相機的光心作為坐標系的原點，以真實相機光軸方向作為坐標系的軸，構建得到雙棱鏡單目立體視覺系統的坐標系；雙棱鏡的底面與坐標系中平面平行，雙棱鏡的頂邊與坐標系中軸共面且平行；

將真實相機的焦距定義為，真實相機光心到雙棱鏡頂邊的距離定義為，雙棱鏡底面與頂面之間的夾角定義為，雙棱鏡在水平方向上的長度定義為，雙棱鏡的折射率定義為；

步驟三、建立雙棱鏡單目立體視覺系統的折射模型；

所述步驟三可具體描述為：

令左靶面上的像素點為，該左靶面上的像素點所對應的入射光線的單位方向向量，滿足：

式（1.1）；

其式（1.1）中，左上標數字表示不同的光線類型，右下標符號“”表示第條入射光線，表示向量歸一化；

令入射光線與左側頂面的交點為，該交點的坐標分量，滿足：

式（2.1）；

該交點可表示為：

式（3.1）；

入射光線自空氣介質經過左側頂面射入雙棱鏡的第一次折射光線，滿足：

式（4.1）；

其式（4.1）中，為左側頂面的單位法向量，滿足：

式（5.1）；

令雙棱鏡底面的單位法向量為，第一次折射光線與雙棱鏡底面的交點可表示為：

式（6.1）；

其式（6.1）中，是從真實相機原點到雙棱鏡底面的距離；滿足：，交點滿足：；

第一次折射光線自雙棱鏡介質經過雙棱鏡底面射入空氣介質的第二次折射光線可表示為：

式（7.1）；

令右靶面上的像素點為，該右靶面上的像素點所對應的入射光線的單位方向向量，滿足：

式（1.2）；

其式（1.2）中，左上標數字表示不同的光線類型，右下標符號“”表示第條入射光線，表示向量歸一化；

令入射光線與右側頂面的交點為，該交點的坐標分量，滿足：

式（2.2）；

該交點可表示為：

式（3.2）；

入射光線自空氣介質經過右側頂面射入雙棱鏡的第一次折射光線，滿足：

式（4.2）；

其式（4.2）中，為右側頂面的單位法向量，滿足：

式（5.2）；

令雙棱鏡底面的單位法向量為，第一次折射光線與雙棱鏡底面的交點可表示為：

式（6.2）；

其式（6.2）中，是從真實相機原點到雙棱鏡底面的距離；

第一次折射光線自雙棱鏡介質經過雙棱鏡底面射入空氣介質的第二次折射光線可表示為：

式（7.2）；

步驟四、確定雙棱鏡單目立體視覺系統成像的有效區域，對雙棱鏡單目立體視覺系統的參數進行計算；

所述步驟四可具體描述為：

雙棱鏡單目立體視覺系統成像的有效區域幾何屬性滿足：

式（8）；

其式（8）中，為交點在雙棱鏡底面上所圍成有效區域的面積；為有效區域軸方向長度值；為有效區域軸方向長度值；為有效區域的最小外接圓半徑；

雙棱鏡單目立體視覺系統的參數，滿足：

式（9）；

其式（9）中，為軸方向上的最大視場；和是在軸方向上的最小視場和最大視場；和是在軸方向上的最小視場和最大視場；是最大視場處的物距；

、、、、滿足：

式（10）；

其式（10）中，符號“”表示兩折射光線方向向量相交。