[发明专利]一种非接触三维成像测量方法、系统及计算机可读存储介质

权利要求书

1.一种非接触三维成像测量方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，通过对多层静水面的重构结果进行插值，得到镜头畸变的补偿值；

步骤2，通过将标识点位置和顺序在相邻两张图片中自动继承，实现不规则光斑阵列的匹配，根据补偿值计算标识点的空间三维坐标；

其中，所述步骤1具体包括：

步骤1.1，相机标定，获取空间三维坐标与照片中二维像素坐标之间的映射关系矩阵R；

步骤1.2，确定静水面上的特征标识点，其中，静水面为水面静止状态下的水平面；

步骤1.3，基于映射关系矩阵R计算标识点形心并进行透视变换，将原始光斑阵列构成的不规则四边形图像改变为矩形，完成标识点的自动匹配；

步骤1.4，求解标识点三维坐标；

步骤1.5，将步骤1.4中的所有标识点扣除其Z向高度的平均值，进行空间曲面拟合，然后求出此位置处Z向的误差补偿值；

步骤1.6，更换水面高度，获取各个高度对应的误差补偿值；

步骤1.7，获取误差补偿值后，对每个空间位置(X，Y)在Z向上利用多平面进行插值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1.5具体包括：

将步骤1.4中的所有标识点扣除其Z向高度的平均值，基于拟合公式进行拟合，拟合得到待定系数A～D；其中，

所述拟合公式为：

当待定系数A～D确定后，根据静水面所处在的空间Z向平面中的每个点(X，Y)，基于拟合公式求出Z向的值，将所述Z向的值确定为镜头畸变在当前平面的误差补偿值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2.1，获取动态波面照片；

步骤2.2，对第一张波面照片计算形心并进行透视变换；

步骤2.3，对下一张波面照片采用迭代算法搜索形心；

步骤2.4，自动匹配后求解标识点三维坐标；

步骤2.5，扣除误差补偿值；

步骤2.6，重复步骤2.3、步骤2.4和步骤2.5，以处理下一时刻的照片。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2.3包括：

从步骤2.1拍摄的第二张照片开始，在处理新一个时刻的照片时，将前一张照片中每个标识点已精确确定的形心坐标作为新一个时刻照片的形心坐标。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2.4包括：

根据形心坐标和自动匹配的标识点，结合标定结果求解照片中每个标识点的空间三维坐标。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤2.1具体包括：

用高速相机对有波浪运动的动态波面进行拍摄，获取动态波面照片。

7.一种非接触三维成像测量系统，其特征在于，所述系统包括：

补偿值计算模块，通过对多层静水面的重构结果进行插值，得到镜头畸变的补偿值；

坐标计算模块，通过将标识点位置和顺序在相邻两张图片中自动继承，实现不规则光斑阵列的匹配，根据补偿值得到标识点的空间三维坐标；

其中，所述补偿值计算模块具体用于执行：

相机标定，获取空间三维坐标与照片中二维像素坐标之间的映射关系矩阵R；

确定静水面上的特征标识点，其中，静水面为水面静止状态下的水平面；

基于映射关系矩阵R计算标识点形心并进行透视变换，将原始光斑阵列构成的不规则四边形图像改变为矩形，完成标识点的自动匹配；

求解标识点三维坐标；

将求解的所有标识点扣除其Z向高度的平均值，进行空间曲面拟合，然后求出此位置处Z向的误差补偿值；

更换水面高度，获取各个高度对应的误差补偿值；

获取误差补偿值后，对每个空间位置(X，Y)在Z向上利用多平面进行插值。