[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

本發明屬于油氣裝備檢測技術領域，尤其涉及一種雙棱鏡單目立體視覺系統三維光路分析方法。一種雙棱鏡單目立體視覺系統三維光路分析方法，其具體通過對由一個雙棱鏡和一個真實相機組成的雙棱鏡單目立體視覺系統進行三維光路分析，最終計算得到雙棱鏡的有效幾何參數和雙棱鏡單目立體視覺系統的成像參數。一種雙棱鏡單目立體視覺系統三維光路分析方法，包括有搭建雙棱鏡單目立體視覺系統；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；建立雙棱鏡單目立體視覺系統的折射模型；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的步驟特征。

技術領域

本發明屬于油氣裝備檢測技術領域，尤其涉及一種雙棱鏡單目立體視覺系統三維光路分析方法。

背景技術

水下油氣裝備主要用于采集、輸送水下石油和天然氣等燃料，具體包括有油氣管道、防噴器、接頭螺紋等裝置。然而受外力破壞、侵蝕等因素的影響，水下油氣裝備可能發生變形、磨損甚至斷裂，致使油氣泄漏。因此，技術人員需對水下油氣裝備進行檢測。

進一步研究后發現，現階段可利用的油氣裝備視覺（分析）檢測方法主要可歸納為以下幾種：

（1）、基于多個相機組成的多目視覺檢測系統。該檢測系統測量成本較高、同步性較差，且具有占據空間大的局限。

（2）、由反射鏡和單個相機搭建的單目立體視覺檢測系統。與上述多目視覺檢測系統的局限相類似，該單目立體視覺檢測系統具備占據空間大、結構復雜的劣勢。

（3）、由雙棱鏡和相機組成的雙棱鏡單目立體視覺系統。該雙棱鏡單目立體視覺系統利用到了雙棱鏡對光線的折射作用，使相機的成像靶面可以同時采集到同一物體不同角度的兩個像，從而形成雙棱鏡單目立體視覺。其系統的結構簡單、尺寸小，能夠實現對狹小空間、油氣管道等內部缺陷的測量，并且配置不同的幾何參數可使雙棱鏡單目立體視覺系統具備不同的成像參數。

其中，上海交通大學的許燕玲等發明的專利CN 114383543A“單CCD雙棱鏡雙目立體視覺傳感器”就提出了一種單目立體視覺測量方法，其基于雙棱鏡分光原理設計了可調節基線長度的雙目立體視覺傳感器，該傳感器利用了單個相機和一個雙棱鏡實現三維測量。但遺憾的是，該方案中未涉及到雙棱鏡幾何參數對成像參數的影響分析，且并未對雙棱鏡有效折射區域進行深度研究。河北科技大學的張梅梅等在河北科技大學學報上發表了題為“基于雙棱鏡單攝像機立體視覺的P-GMAW熔池表面重建”的文章，該文章同樣搭建了一套基于雙棱鏡的單目立體視覺系統，并分析了雙棱鏡立體視覺系統原理，但只在二維層面研究了折射率和入射光線與折射光線夾角的關系，未進一步探究其他結構參數對成像參數的影響。東北大學的周宇昂發表的題為“基于棱鏡的單目立體視覺系統參數理論研究”的論文，分析了折射、棱鏡角度、相機焦距等因素對雙棱鏡公共視場的影響，并根據公共視場類型進行了分類討論，但該文章依舊只在二維層面對單目立體視覺公共視場進行分析，成像參數分析不全面。

因此，如何根據不同測量需求，對三維光路進行分析以確定雙棱鏡單目立體視覺系統的幾何參數和成像參數間的關系，從而設計合理的雙棱鏡單目立體視覺系統對本領域技術人員而言具有重要意義。

發明內容

本發明提供了一種雙棱鏡單目立體視覺系統三維光路分析方法，其具體通過對由一個雙棱鏡和一個真實相機組成的雙棱鏡單目立體視覺系統進行三維光路分析，最終計算得到雙棱鏡的有效幾何參數和雙棱鏡單目立體視覺系統的成像參數。

一種雙棱鏡單目立體視覺系統三維光路分析方法，包括有如下步驟：

步驟一、搭建雙棱鏡單目立體視覺系統；

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；

步驟三、建立雙棱鏡單目立體視覺系統的折射模型；