一种基于双目视觉的多线激光扫描方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114723828A(43)申请公布日2022.07.08(21)申请号202210633116.3(22)申请日2022.06.07(71)申请人杭州灵西机器人智能科技有限公司地址311100浙江省杭州市余杭区余杭街道天目山西路360号未来科技城AI产业园4幢1-3层(72)发明人王灿胡晓宇丁丁(74)专利代理机构杭州创智卓英知识产权代理事务所(普通合伙)33324专利代理师季健康(51)Int.Cl.G06T7/80(2017.01)G06T7/521(2017.01)权利要求书3页说明书8页附图3页(54)发明名称一种基于双目视觉的多线激光扫描方法及系统(57)摘要本发明涉及一种基于双目视觉的多线激光扫描方法及系统，通过测高模块建立在第一相机模块的坐标系下的映射关系，为后续步骤中第一图像的像素点投射到第二图像的对应投影坐标打下基础；还在第二相机模块的图像上基于图像列与极线斜率构建二维匹配容器M，当将第一相机模块和第二相机模块进行匹配时，可通过映射关系将第一相机模块的第一光条中心投射到第二相机模块的第二图像上，计算投影坐标的极线斜率，确定第一光条中心的投影坐标落入和第二光条中心相同的对应区间，由此确定高精度匹配的第一光条中心和第二光条中心，使用以空间换时间的思路，缩短了高精度匹配的时间，只需要少量计算即可实现第一相机模块和第二相机模块的高精度匹配流程。CN114723828ACN114723828A权利要求书1/3页1.一种基于双目视觉的多线激光扫描方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：包括呈角度设置的第一相机模块、第二相机模块和测高模块，还包括用于发射若干激光条的多线激光器和用于将激光条投射到被测物面上进行扫描的镜面旋转机构；步骤一、利用所述测高模块拍摄被测物面得到被测物面的点云信息，计算对应的点云信息在所述第一相机模块下的映射关系，使得所述第一相机模块的第一预设图像中的像素点能够通过映射关系获得空间坐标；步骤二、基于对极几何，计算第二相机模块的第二预设图像的每个像素点对应的极线斜率，建立极线斜率表；步骤三、基于第二相机模块的图像列和极线斜率构建二维匹配容器M，二维匹配容器M为m*n个二维区间，m表示沿图像列将第二相机模块的第二预设图像划分为m个区间，n表示沿极线斜率将第二相机模块的第二预设图像划分成n个区间，定义图像列为竖向，对应横坐标，极线斜率为横向，对应纵坐标；步骤四、打开多线激光器，转动镜面旋转机构，将若干所述激光条投射在被测物面上，利用第一相机模块获取被测物面的第一图像，利用第二相机模块获取被测物面的第二图像；步骤五、基于被投射在被测物面上的激光条提取第一图像的若干第一光条中心和第二图像的若干第二光条中心；步骤六、遍历第二图像的若干第二光条中心，按照所述第二光条中心的图像列和极线斜率填入二维匹配容器M中对应区间；步骤七、遍历第一图像的若干第一光条中心，基于步骤一获得的映射关系、第一相机模块和第二相机模块的双目标定关系以及第二相机模块的内参，确定第一光条中心在第二图像上的对应投影坐标，并计算对应的极线斜率，填入二维匹配容器M中对应区间；确定某一第一光条中心的投影坐标落入和某一第二光条中心相同的对应区间；步骤八、根据矩阵[p_a',p_b']以及第一相机模块和第二相机模块的双目标定关系计算当前的多线激光的点云信息，p_a'为该第一光条中心在第一图像中的坐标，p_b'为该第二光条中心在第二图像中的坐标；步骤九、控制镜面旋转机构按照设定方向转动角度θ，重复步骤步骤四至步骤八，旋转N次，直至镜面旋转机构转完所有角度，得到N组点云信息，将其合并成点云图。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤六中：某一第二光条中心p_b'，坐标[u',v']，u'表示第二光条中心p_b'在第二图像上的横坐标，即图像列坐标，v'表示第二光条中心p_b'在第二图像上的纵坐标，从极线斜率表中确定第二光条中心p_b'的极线斜率k'，由u'和k'确定在二维匹配容器M中对应区间M'<i,j>，i代表横坐标区间序号，j代表极线斜率区间序号；其中，u[i]≤u'<u[i+1]，k[j]≤k'<k[j+1]，u[i]和k[j]分别表示M'的区间<i,j>的左边界和上边界，u[i+1]和k[j+1]分别表示M'的区间<i,j>的右边界和下边界。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤七中，第一光条中心p_a'在第二图像上的对应投影p_b''的坐标[u'',v'']，u''表示在第二图像上的横坐标，即图像列坐标，v''表示在第二图像上的纵坐标，选择u''在u[i]和u[i+1]之间的投影p_b''；2CN114723828A权利要求书2/3页由对极几何性质可知，计算投影p_b