一种基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114998499A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210648000.7(22)申请日2022.06.08(71)申请人深圳大学地址518000广东省深圳市南山区粤海街道南海大道3688号(72)发明人刘晓利刘海珊张小杰汤其剑(74)专利代理机构深圳市精英专利事务所44242专利代理师谭穗平(51)Int.Cl.G06T15/00(2011.01)G06V10/74(2022.01)G06T7/80(2017.01)G01M11/02(2006.01)G01B11/24(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图5页(54)发明名称一种基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法及系统(57)摘要本发明公开了一种基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法及系统。该方法包括标定步骤：通过双目相机采集测量空间中不同姿态下的标靶图像并进行对应点匹配；计算双目相机的初始内参和不同姿态下的双目相机的绝对外参；并基于构建的目标函数进行参数优化；重建步骤：通过线激光投射器投射各个角度的单条线激光至被测场景，并通过双目相机获取每一角度下的激光光条图像对；提取激光光条图像中的激光中心线；利用立体视觉的极线约束与激光中心线之间的特征搜索出激光光条图像对中的对应匹配点；基于激光光条图像对中的对应匹配点，根据标定参数和测量模型计算出单个视角下物体的三维点云数据。本发明具有实现室内场景的高效、高精度三维重建的优点。CN114998499ACN114998499A权利要求书1/3页1.一种基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法，其特征在于，包括：标定步骤：通过双目相机采集测量空间中不同姿态下的标靶图像，并基于编码原则唯一性对所述双目相机进行标靶图像对应点匹配；利用标靶的初始三维坐标和所述双目相机的初始内参，基于相机成像模型，计算并得到不同姿态下的所述双目相机的绝对外参；基于所述双目相机的绝对外参，构建目标函数以优化所述标靶的初始三维坐标和所述双目相机的内参和外参，以获取精确的标定参数；重建步骤：通过线激光投射器投射各个角度的单条线激光至被测场景，并通过所述双目相机获取每一角度下的激光光条图像对；提取所述激光光条图像中的激光中心线；利用立体视觉的极线约束与激光中心线之间的特征搜索出所述激光光条图像对中的对应匹配点；基于所述激光光条图像对中的对应匹配点，根据所述标定参数和测量模型计算出单个视角下物体的三维点云数据。2.根据权利要求1所述的基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法，其特征在于，所述利用标靶的初始三维坐标和所述双目相机的初始内参，基于相机成像模型，计算并得到不同姿态下的所述双目相机的绝对外参，包括：将标靶平面作为世界坐标系得到标靶初始三维坐标；将所述双目相机的出厂参数初值作为所述双目相机的初始内参；基于相机成像模型，计算并得到不同姿态下的所述双目相机的绝对外参其中R,T分别为所述双目相机中的左相机到右相机的旋转矩阵和平移向量，i为不同姿态。3.根据权利要求2所述的基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法，其特征在于，所述基于所述双目相机的绝对外参，构建目标函数以优化所述标靶的初始三维坐标和所述双目相机的内参和外参，以获取精确的标定参数，包括：构建如下目标函数以优化标定参数：其中，j表示不同的三维标志点，为所述双目相机的左相机和右相机的标志点图像坐标，k1,K1,k2,K2为所述双目相机的初始内参，为双目相机相对标靶世界坐标的外参，Xj为标志点三维空间坐标；基于构建的所述目标函数，利用LM算法进行迭代计算以优化并得到精确的所述标定参数。4.根据权利要求1所述的基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法，其特征在于，所述通过线激光投射器投射各个角度的单条线激光至被测场景，并通过所述双目相机获取每一角度下的激光光条图像对，包括：2CN114998499A权利要求书2/3页控制所述线激光投射器投射单条线激光至振镜；使所述单条线激光经过振镜反射后照射至被测物体的表面，并通过所述双目相机获取当前的所述激光光条图像对；控制所述振镜转动预设角度并带动单条线激光变化角度，并通过所述双目相机同步获取每一角度下的激光光条图像对。5.根据权利要求1所述的基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法，其特征在于，所述提取所述激光光条图像中的激光中心线，包括：按如下灰度重心法公式提取所述激光中心线：其中，(xv,v)表示激光光条图像中第v列的激光中心点，I(u,v)表示激光光条图像中坐标(u,v)的像素灰度值，u＝1,2,3,…,U，v＝1,2,3…,V，U表示激光光条中激光中心点的行数，V表示激光光条中激光中心点的列数。6.根据权利要求5所述的基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法，其特征在于，所述利用立体视觉的极线约