基于最佳映射点集匹配的多目结构光三维测量方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114234852A(43)申请公布日2022.03.25(21)申请号202111567224.7(22)申请日2021.12.20(71)申请人广东工业大学地址510062广东省广州市越秀区东风东路729号(72)发明人庄逸钟邓海祥郑卓鋆张揽宇高健(74)专利代理机构佛山市禾才知识产权代理有限公司44379代理人刘羽波陈嘉琦(51)Int.Cl.G01B11/25(2006.01)G06T7/80(2017.01)G06T17/00(2006.01)权利要求书5页说明书11页附图3页(54)发明名称基于最佳映射点集匹配的多目结构光三维测量方法及系统(57)摘要本发明公开基于最佳映射点集匹配的多目结构光三维测量方法及系统，对左相机图像中的局部点集，在投影仪图像中找到多个映射点集，将投影仪图像中的多个映射点集换算为右相机图像中多个映射点集，完成左相机图像中的局部点集和右相机图像中多个映射点集的对应。基于点集特征信息，利用局部点集和映射点集的特征信息完成匹配，找到最佳映射点集。根据右相机图像的映射点集和投影仪图像的映射点集之间的换算关系，获得右相机图像中最佳映射点集在投影仪图像中对应的映射点集，结合投影仪图像像素坐标和绝对相位的数学关系求解映射点集的绝对相位。最后根据三角测距重建三维点云，建成待测物体的三维模型，完成待测物体的三维测量。CN114234852ACN114234852A权利要求书1/5页1.一种基于最佳映射点集匹配的多目结构光三维测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A：根据三步相移法生成33幅正弦条纹图案；步骤B：投影仪投影生成33幅条纹图案到待测物体表面，通过左右相机分别采集待测物体表面变形的33幅条纹图案；步骤C：根据三步相移法分别对投影生成3幅条纹图案和采集的3幅条纹图案求解包裹相位；步骤D：根据左相机图像的包裹相位，结合标定参数，利用极线约束和相位约束在投影仪图像的包裹相位中，找到左相机图像局部点集对应的多个映射点集；步骤E：根据左相机图像中的局部点集和投影仪图像中的多个映射点集，结合标定参数，在右相机图像中找到左相机图像局部点集对应的多个映射点集；步骤F：根据左相机图像中局部点集的特征，在右相机图像的多个映射点集中找到最佳映射点集，并确定最佳映射点集在投影仪图像中对应的映射点集；利用投影仪图像的像素坐标和绝对相位的关系，解算投影仪图像中映射点集的绝对相位，确定左相机图像中局部点集的绝对相位，完成对绝对相位的求解；步骤G：根据三角测距重建三维点云，建成待测物体的三维模型。2.根据权利要求1所述一种基于最佳映射点集匹配的多目结构光三维测量方法，其特征在于：在所述步骤A中，包括基于公式一，根据三步相移法生成3幅正弦条纹图案；其中：In表示第n张条纹图案，n＝0,1,2；(u,v)表示生成条纹图案的像素坐标；A表示投影仪投影的条纹图案的均值强度；B表示投影仪投影的条纹图案的调制强度；表示投影仪投影的条纹图案的包裹相位。3.根据权利要求1所述一种基于最佳映射点集匹配的多目结构光三维测量方法，其特征在于：在所述步骤B中，包括投影仪投影生成3幅条纹图案到待测物体表面，通过左右相机分别采集待测物体表面变形的3幅条纹图案；基于公式二表示左相机采集的条纹图案，基于公式三表示右相机采集的条纹图案；其中：(x,y)表示所采集的条纹图案的像素坐标；表示左相机采集的第n张条纹图案，n＝0,1,2；2CN114234852A权利要求书2/5页表示右相机采集的第n张条纹图案，n＝0,1,2；Aleft表示左相机采集的条纹图案的均值强度；Aright表示右相机采集的条纹图案的均值强度；Bleft表示左相机采集的条纹图案的调制强度；Bright表示右相机采集的条纹图案的调制强度；表示左相机采集的条纹图案的包裹相位；表示右相机采集的条纹图案的包裹相位。4.根据权利要求1所述一种基于最佳映射点集匹配的多目结构光三维测量方法，其特征在于：在所述步骤C中，包括根据三步相移法分别对投影生成3幅条纹图案和采集的3幅条纹图案求解包裹相位，包括基于公式四对投影生成的条纹图案求解包裹相位，基于公式五对左相机采集的条纹图案求解包裹相位，基于公式六对右相机采集的条纹图案求解包裹相位；其中：表示投影仪投影的的条纹图案的包裹相位；In表示投影仪投影的第n张条纹图案，n＝0,1,2；(u,v)表示投影仪投影的条纹图案的像素坐标；表示左相机采集的条纹图案的包裹相位；(x,y)表示所采集的条纹图案的像素坐标；表示左相机采集的第n张条纹图案，n＝0,1,2；表示右相机采集的条纹图案的包裹相位；表示右相机采集的第n张条纹图案，n＝0,1,2。5.根据权利要求1所述一种基于最佳映射点集匹配的多目结