[发明专利]基于双目测量系统的三维重建方法

权利要求书

1.一种基于双目测量系统的三维重建方法，其特征在于，所述双目测量系统由一个带有双远心沙姆镜头的工业相机和带有透视镜头的工业投影仪组成，所述方法包括：

步骤1：设计双远心沙姆镜头和透视镜头的成像模型；

步骤2：根据设计好的成像模型，进行标定，得到所述相机和投影仪的内参外参；

步骤3：投影仪投射出灰码+余弦条纹的纵向纹理，相机捕捉条纹并进行解相，求得相机每个像素对应的相位；

步骤4：依据双远心沙姆镜头和透视镜头的成像模型，计算出位于相机和投影仪两者的焦平面的双远心沙姆-透视极线方程；

步骤5：根据所述极线方程，在投影的焦平面进行二分搜索和线性搜索配对相位值坐标；

步骤6：采用中点算法求出对应两个配对的相位值坐标反向三角化后的三维坐标值；

步骤4中，根据以下步骤计算双远心沙姆-透视极线方程：

对于双远心沙姆相机中的标准非倾斜传感平面上的一个点,在装有透视镜头的投影的焦平面上，存在一条直线方程：

；

称为双远心沙姆-透视极线方程，其中，

；

；

；

；

；

为旋转矩阵，为平移矩阵，为焦距，为直线斜率，为直线截距。

2.如权利要求1所述的基于双目测量系统的三维重建方法，其特征在于，步骤1中，双远心沙姆镜头的成像模型如下：

设世界坐标系的一点 ，转换到相机坐标为：

；

为旋转矩阵，为平移矩阵；

非畸变条件下，图像平面物理坐标为：

；

畸变后的坐标为：

；

为放大倍率，为畸变系数；

代表标准非倾斜传感平面上的坐标，考虑到沙姆镜头的倾斜效应，需将标准非倾斜传感平面上的点映射到倾斜平面即真正的相机传感芯片平面上，此时有倾斜矩阵：

；

和分别为光轴相对于相机传感平面的旋转方向角和倾斜角；

经过倾斜映射后落在传感芯片平面上的坐标为：

；

最后的像素坐标为：

；

为像素物理尺寸，为图像中心像素坐标。

3.如权利要求1所述的基于双目测量系统的三维重建方法，其特征在于，步骤1中，透视镜头的成像模型为：

设世界坐标系的一点，转换到相机坐标为：

；

为旋转矩阵，为平移矩阵；

非畸变条件下，图像平面物理坐标为：

；

畸变后的坐标为：

；

为焦距，为畸变系数；

最后的像素坐标为：

；

为像素物理尺寸，为图像中心像素坐标。