技術領域

本發明屬于計算機視覺測量技術領域，特別涉及一種基于雙目顯微立體視覺的精密零件的精確定位方法。

背景技術

雙目立體視覺技術通過模擬人類雙眼的處理方式，具有獲取待測物體深度信息的能力，進而能夠獲得被測物體的空間位置信息，同時又具有無損測量及實時測量的優點，在各行各業得到了廣泛的應用。雙目顯微立體視覺技術是建立在雙目立體視覺技術和體式顯微鏡技術之上的，通過左右兩個CCD攝像機分別捕捉立體顯微鏡兩條光路的圖像，通過捕捉的圖像存在同雙目視覺測量時類似的角度差，能夠實現對目標的三維測量。雙目顯微立體視覺技術在保證非接觸性、實時性等優點的同時能夠精確地獲得目標點的空間位置信息。其可應用于三維高精度伺服控制、高精度空間定位以及高精度三維測量等方面。零件的加工定位精度直接影響著零件的加工精度，而對于精密零件定位精度有可能直接影響加工零件是否可用，同時針對精密超精密零件的加工定位往往要求非接觸的特點，基于雙目顯微立體視覺的精密零件的精確定位方法應運而生。

重慶大學的湯寶平等人申請的發明專利CN102567989A“基于雙目立體視覺的空間定位方法”針對空間定位存在的攝像機標定過程繁瑣、定位精度不高問題提出了一種新的基于雙目立體視覺的空間定位方法，該方法通過對攝像機進行標定求得攝像機的單應性矩陣和畸變系數，再通過標定結果獲得目標點的理論坐標，最后結合目標點的實際坐標計算出目標點的空間坐標。然而，由于雙目顯微立體視覺系統具有更加復雜的光路，焦深小，畸變因素較多，視場窄，而目前廣泛采用的攝像機標定方法都是建立在大視場下實現的，因此上述方法并不能解決基于雙目顯微立體視覺的精密零件的精確定位。

發明內容

本發明要解決的技術難題是克服現有技術的缺陷，發明一種基于雙目顯微立體視覺的精密零件的精確定位方法，解決由于待測目標區域小、定位精度要求高、非接觸等問題所產生的測量難題。采用基于雙目顯微立體視覺來實現精密零件的精確定位，拓寬了傳統的基于雙目立體視覺的空間定位方法的應用范圍，并提高了測量的精度，解決了待測零件區域小，定位精度要求高，難以測量的問題。

本發明所采用的技術方案是基于雙目顯微立體視覺的精密零件的精確定位方法，其特征是，采用雙目顯微立體視覺系統，利用左右兩個CCD攝像機2、2’采集被測零件4的圖像位置信息，立體顯微鏡3將被測零件4上的待測區域6的圖像位置信息進行放大；放大后的圖像經過圖像采集卡傳到工業控制計算機9內，采用精度較高的棋盤格標定板對左右兩個CCD攝像機進行標定；采用Harris角點檢測算法及亞像素提取算法進行待測特征點的提取；將提取后的待測特征點進行初匹配和匹配點對的校正；將已經匹配好的特征點圖像坐標輸入到標定好的系統中得到特征點的空間實際坐標；測量方法的具體步驟如下：

（1）左右兩個CCD攝像機的標定

左右兩個CCD攝像機的標定包括攝像機內參數和攝像機外參數；攝像機內參數包括尺度因子α、β，主點坐標u₀，v₀，以及垂直因子γ；在標定過程中，需要先得到攝像機的五個內參數，在求得內參數矩陣的基礎上，求解攝像機外參數矩陣；尺度因子是空間點在經過平移旋轉變換之后，它在攝像機坐標系中的坐標與它在圖像坐標系中的坐標的尺度關系，本發明對尺度因子的標定采用張氏攝像機標定法；根據攝像機的針孔模型可建立圖像坐標系與世界坐標系的關系公式為：