[发明专利]基于双目立体视觉测量系统的精确在线测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域。

背景技术

双目立体视觉测量技术经过二十多年的研究，是目前市场上应用最为广泛的计算机视觉理论之一，双目立体视觉是模仿人类和动物眼睛系统而设计的一种立体视觉系统，其主要是根据两台摄像机在不同位置对同一物体进行观察时形成视差，然后利用三角测量原理计算图像像素间的位置偏差，实现对物体深度的测量和三维重构。要实现一个完整的双目立体视觉系统通常需要图像获取、摄像机标定、特征提取、立体图像匹配等步骤。

根据该理论研制的视觉产品应用于逆向工程、工业在线测量、医疗医学、航空探测等多个领域，其基本原理、重点和难点已经非常清楚，由于这一技术涉及的学科非常广泛，包括光学、电子、图像处理、机器视觉、计算机等技术，其中的任一环节的误差都会影响到最终结果的准确性，提高系统的测量精度是这一技术的核心问题，但是由于技术的广泛性和复杂性，目前还不具备开发高精度基于立体视觉原理的三维测量设备的能力。目前的主要计算机视觉产品，想要达到很高测量精度，要以牺牲时间为代价，想要具有实时测量的能力，测量精度又会受到限制，因此急需一种测量精度高而且测量速度快的立体视觉技术。

发明内容

本发明为了解决目前双目立体视觉测量系统的测量精度和测量速度不能兼顾的问题，提供一种基于双目立体视觉测量系统的精确在线测量方法。

基于双目立体视觉测量系统的精确在线测量方法是基于双目立体视觉测量系统实现的：

所述双目立体视觉测量系统包括两台摄像机、一台投影机和图像采集和投影线路板，投影机的投影范围覆盖两台摄像机的公共视场，图像采集和投影线路板的三个信号输出端分别连接在两台摄像机和投影机的信号输入端，图像采集和投影线路板数据输入/输出端连接在计算机的图像采集信号输入/输出端。

基于上述双目立体视觉测量系统的精确在线测量方法由以下步骤实现：

步骤A、将目标板放置在两台摄像机的公共视场中，运用两台摄像机同时对所述目标板进行图像采集获得一个图像对；

步骤B、对步骤A获得的图像对采用Harris Cocner角点提取法，进行亚像素级角点的提取和计算，获得标定的模板；

步骤C、采用两步法对两台摄像机进行标定，获得摄像机的内部参数和外部参数并确定两台摄像机的空间位置关系；

步骤D、在两台摄像机的公共视场范围内放置被测目标，两台摄像机同时拍摄被测目标获得被测目标的图像对，根据步骤B获得的标定的模板，通过相位编码和展开理论的方法，获得被测目标的图像对中两幅图像中的所有特征点的图像坐标；

步骤E、通过数值插值方法，求得所述被测目标的图像对中的一幅图像中基于Harris算子的所有亚像素级的特征点，再根据每个亚像素级的特征点利用极线法逐一在所述被测目标的图像对中另一幅图像中获得相匹配的亚像素级的特征点；

步骤F、根据步骤E获得的被测目标的图像对的匹配亚像素级特征点，获得被测目标的三维重构图像。

本发明的测试时间主要分为两部分，一部分是软件算法的计算时间，另一部分就是摄像机及投影机的采集及投影时间。本发明在保证高精度(应用到576×768的模拟信号CCD相机，在150mm×150mm视场范围内的精度可以达到0.03mm)的前提下，整体的测试和计算时间仅为十几秒，在相关的方法中具有先进性和实用性，本发明适用于测量精度高的在线测量工业领域。

附图说明

图1为基于双目立体视觉测量系统的精确在线测量方法工作流程图。图2为双目立体视觉测量系统的结构示意图。图3为获得标定特征点的图像坐标的工作流程图。图4为利用极线法对获得的被测目标的图相对进行亚像素级的特征点匹配的工作流程图。图5为极线法匹配原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的基于双目立体视觉测量系统的精确在线测量方法是基于下述双目立体视觉测量系统实现的：

所述双目立体视觉测量系统包括两台摄像机1、一台投影机3和图像采集和投影线路板2，投影机3的投影范围覆盖两台摄像机1的公共视场，图像采集和投影线路板2的三个信号输出端分别连接在两台摄像机1和投影机3的信号输入端，图像采集和投影线路板2数据输入/输出端连接在计算机4的图像采集信号输入/输出端。

基于上述双目立体视觉测量系统的精确在线测量方法由以下步骤实现：

步骤A、将目标板放置在两台摄像机1的公共视场中，运用两台摄像机1同时对所述目标板进行图像采集获得一个图像对；