[发明专利]一种基于网格提取种子点的数字散斑相关快速实现方法

说明书

本发明公开了一种基于网格提取种子点的数字散斑相关快速实现方法，包括：使用红外激光投射器向待测物体投射散斑图像，并用双目相机拍摄图像；标定相机并获取相机的内外参数，两相机分别拍摄获得物体的二维散斑图像，一幅作为参考图像，另一幅作为目标图像；使用OpenCV库的鼠标回调函数，在参考图像中框选出待测散斑区域；利用网格将待测散斑区域分为相同大小的8块，将每块的中心点分别设为种子点；运用数字图像相关算法求得参考图像和目标图像待测散斑区域中各点的视差值；利用相机标定的内外参数，将视差值转为三维数据，进行3D重建。本发明在保证高测量精度的同时显著提高了计算效率。

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体为一种基于网格提取种子点的数字散斑相关快速实现方法。

背景技术

数字图像相关(DIC)是一种易于实现的非接触式的通用光学技术，在全视场运动，变形和形状测量等领域都有很多应用。目前，DIC主要采用IC-GN算法，但是采用该方法无法获得足够高的计算效率。

发明内容

本发明提出了一种基于网格提取种子点的数字散斑相关快速实现方法。

实现本发明的技术解决方案为：一种基于网格提取种子点的数字散斑相关快速实现方法，具体步骤为：

步骤1：使用红外激光投射器向待测物体投射散斑图像，并用双目相机拍摄图像；

步骤2：标定相机并获取相机的内外参数，两相机分别拍摄获得物体的二维散斑图像，一幅作为参考图像，另一幅作为目标图像；

步骤3：使用OpenCV库的鼠标回调函数，在参考图像中框选出待测散斑区域；

步骤4：利用网格将待测散斑区域分为相同大小的8块，将每块的中心点分别设为种子点；

步骤5：运用数字图像相关算法求得参考图像和目标图像待测散斑区域中各点的视差值；

步骤6：利用相机标定的内外参数，将视差值转为三维数据，进行3D重建。

优选地，所述双目相机与待测物体的连线相互垂直。

优选地，运用数字图像相关算法求得参考图像和目标图像待测散斑区域中各点的视差值的具体步骤为：

步骤5.1：利用多线程的方法同时计算8块待测散斑区域的初始形变参数，所述待测散斑区域的初始形变参数通过RANSAC算法迭代计算获得；

步骤5.2：通过循环运用IC-GN算法对相邻的单一像素的变形矩阵数据进行求解，直至作用在参考图像上的更新变形矩阵的参数值的二范数小于设定阈值，获得对应的单一像素的ZNCC值，以及更新后p中各参数的值(u，u_x，u_y,v,v_x,v_y)^T，p表示作用在目标图像的变形矩阵参数，其中(u_x，u_y，v_x，v_y)是旋转量，(u,v)是平移量；

步骤5.3：将计算好的点的各项数据放入队列进行保存，在G1-G8每个区域内，将计算完成的点的变形矩阵数据作为四个相邻点的初始变形矩阵数据重复步骤5.2分别计算四个临点的ZNCC值，以及更新后p中各参数的值(u,u_x，u_y，v,v_x,v_y)^T，p表示作用在目标图像的变形矩阵参数，其中(u_x,u_y,v_x,v_y)是旋转量，(u,v)是平移量；