[发明专利]基于单双目混合测量的三维点云计算方法

说明书

本发明公开了一种基于单双目混合测量的三维点云计算方法，对于三维扫描测量系统，本发明首先标定了双目相机以及投影仪，获取三者的内外参以及基础矩阵，计算被测物表面点云时，不仅利用了双目极线匹配的方法获取点云信息，并且，当其中一部相机视场受阻或拍摄过曝时，能够通过单相机和投影仪解算被遮挡部分的三维点云，保障了被测物三维点云数据的完整性，同时，增加了除去公共视场之外，单相机独立视场范围内三维点云解算，能够一次性获得更多被测物的表面信息，具有实用价值。

技术领域

本发明涉及机器视觉检测领域，具体涉及一种基于单双目混合测量的三维点云计算方法。

背景技术

双目视觉测量系统是利用两个摄像机从不同角度对目标物体拍照进行图像采集，并在三维空间中重构目标的三维信息，以实现物体形貌的检测，在视觉测量领域有着广泛的应用，其中，一个重要的应用就是三维扫描测量系统，该系统采用双目相机+投影仪的结构，通过光栅投影的方式实现三维点云信息获取，搭载机器人、导轨、转台等运动机构实现大范围柔性测量，高密度点云测量，真实还原物体的丰富表面细节，因其效率高、精度高、数据量大、成本低、环境要求低等特点，正逐步替代三坐标系统，成为主流的实现零部件及大尺寸工件测量的工具。

现有的三维扫描测量系统，左、右相机构成双目立体视觉系统，测量范围为两个相机的公共视场，因遮挡或者过曝光等因素，只要其中一部相机的视场无法采集完整的被测物表面信息，未被采集的局部表面将无法解算三维点云，进行三维测量，导致测量范围不完整。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于单双目混合测量的三维点云计算方法，对于三维扫描测量系统，不仅利用了双目立体视觉的方法获取被测物的三维点云信息，并且，当其中一部相机视场受阻或拍摄过曝时，能够通过另一部相机和投影仪解算被遮挡部分的三维点云，保障了被测物三维点云数据的完整性，同时，增加了除去双相机公共视场之外，单相机和投影仪公共视场内三维点云解算，具有实用性。

技术方案如下：

一种基于单双目混合测量的三维点云计算方法，包括以下步骤：

S1、利用标定方法分别对三维扫描测量系统中的左、右相机和投影仪进行标定；

标定完成后，投影仪将正弦条纹投影到被测物表面，左、右相机采集被调制的条纹图像，得到左相机图像和右相机图像，解算绝对相位，择一图像记为第一图像，将第一图像上绝对相位值为0的像点标记为无效像点，其余像点标记为有效像点u_i，i＝1，2，3......n，n为有效像点的个数；

将采集第一图像的相机标记为第一相机；非采集第一图像的相机标记为第二相机；

S2、对于有效像点u_i，依次计算其在第二相机的像平面的极线L_i；

根据有效像点u_i的绝对相位信息，找到其在投影仪像平面上对应的匹配点，记为第一匹配点

计算所述第一匹配点在第二相机的像平面的极线Y_i；

计算两条极线L_i、Y_i的交点；

当所述交点的像素坐标在第二相机的像平面上：将所述交点记为第二匹配点，利用所述有效像点u_i和第二匹配点计算该点的三维点云(x_i，y_i，z_i)；

当所述交点像素坐标不在第二相机的像平面上：认为在第二相机的像平面没有对应的匹配点，利用所述有效像点u_i和第一匹配点计算该点的三维点云(x_i，y_i，z_i)；