[发明专利]基于双目光度立体视觉的三维测量方法及设备

权利要求书

1.一种基于双目光度立体视觉的三维测量方法，其特征在于，包括：对双目结构光的光源方向和位置进行标定，投影仪投射光栅触发相机进行拍照，采集光栅编码图像，解码光栅编码图像，确定左右相机亚像素对应关系；控制光源依次点亮，触发左侧相机和右侧相机采集不同光源照射下的图像，获取左侧相机拍摄图像的第一梯度值与第一像素灰度值，并获取右侧相机拍摄图像的第二梯度值与第二像素灰度值；对右侧相机的第二梯度值进行插值得到第三梯度值，根据所述左右相机亚像素对应关系，确定左右相机之间的旋转变换矩阵，以及第三梯度值与第一梯度值之间的联系；根据第三梯度值或第一梯度值，对待测物体进行三维重建。

2.根据权利要求1所述的基于双目光度立体视觉的三维测量方法，其特征在于，所述获取左侧相机拍摄图像的第一梯度值与第一像素灰度值，包括：

其中，为左侧相机拍摄的图像的第i个像素点的第一像素灰度值；ρ为反照率；L₁为光源在左侧相机方向中组成的矩阵；N₁为第i个像素点的第一梯度值；T为转置矩阵标记。

3.根据权利要求2所述的基于双目光度立体视觉的三维测量方法，其特征在于，所述并获取右侧相机拍摄图像的第二梯度值与第二像素灰度值，包括：

其中，为右侧相机拍摄的图像的第i个像素点的第二像素灰度值；L₂为光源在右侧相机方向中组成的矩阵；N₂为第i个像素点的第二梯度值。

4.根据权利要求3所述的基于双目光度立体视觉的三维测量方法，其特征在于，所述对右侧相机的第二梯度值进行插值得到第三梯度值，包括：

其中，Q₁₁、Q₁₂、Q₂₁和Q₂₂均为原始梯度值；(x,y)为第二像素灰度值对应的坐标点；为取整数符号；R₁和R₂均为中间变量；(x₁,y₁)为点Q₁₁的坐标；(x₁,y₂)为点Q₁₂的坐标；(x₂,y₁)为点Q₂₁的坐标；(x₂,y₂)为点Q₂₂的坐标；f为插值函数；P为插值点。

5.根据权利要求4所述的基于双目光度立体视觉的三维测量方法，其特征在于，所述根据所述左右相机亚像素对应关系，确定左右相机之间的旋转变换矩阵，以及第三梯度值与第一梯度值之间的联系，包括：

其中，R为左右相机之间的旋转变换矩阵，由左右相机亚像素对应关系确定；为第三梯度值。

6.根据权利要求5所述的基于双目光度立体视觉的三维测量方法，其特征在于，所述根据第三梯度值或第一梯度值，对待测物体进行三维重建，包括：对第三梯度或第一梯度进行积分，得到待测物体表面三维点云数据；对第三梯度或第一梯度进行差分，得到待测物体表面曲率数据。

7.一种基于双目光度立体视觉的三维测量系统，其特征在于，包括：投影仪，用于投射光栅，触发左右相机采集图像；左侧相机及右侧相机，均用于采集图像数据；第一光源、第二光源、第三光源及第四光源，均用于打光；控制器，用于实现如权利要求1至6任一权利要求所述的基于双目光度立体视觉的三维测量方法。