一种基于多视图约束的导管中心线匹配方法.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CN114066976A(43)申请公布日2022.02.18(21)申请号202010756176.5G06T7/80(2017.01)(22)申请日2020.07.31G06T7/13(2017.01)G06T17/00(2006.01)(71)申请人沈阳智能机器人创新中心有限公司地址110000辽宁省沈阳市浑南区创新路155-3号A-018室申请人沈阳智能机器人国家研究院有限公司中国科学院沈阳自动化研究所(72)发明人赵吉宾陈月玲夏仁波赵亮付生鹏孙海涛张诚(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002代理人许宗富(51)Int.Cl.G06T7/73(2017.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种基于多视图约束的导管中心线匹配方法(57)摘要本发明涉及一种基于多视图约束的导管中心线匹配方法。其步骤为:将多目视觉进行两两标定，确定任意两个相机之间的内参数和外参变换矩阵，同步采集图像，对图像进行中心线提取，得到中心线离散坐标点，利用双目三角测量原理得到中心线离散点的三维空间点云，借助于多视图约束，剔除三维重建过程中相邻视图之间的的误匹配点，得到正确的匹配点，拟合中心线曲线，扫掠得到导管三维模型，本发明方法可以实现任意异形导管的中心线三维重建，精度高，效率高，应用范围广泛。CN114066976ACN114066976A权利要求书1/2页1.一种基于多视图约束的导管中心线匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：将多目视觉进行两两标定，确定任意两个相机之间的内参数和外参变换矩阵，同步采集异形导管图像，进行中心线提取得到中心线离散坐标点，利用双目三角测量原理得到中心线离散点的三维空间点云，借助于多视图约束剔除三维重建过程中相邻视图之间的的误匹配点，得到正确的匹配点，再拟合中心线曲线并扫掠实现导管中心线三维模型重建。2.根据权利要求1所述的基于多视图约束的导管中心线匹配方法，其特征在于，所述方法包括：搭建工业相机视觉单元并相机标定，将所有相机坐标系转换到基坐标系下；同步触发所有的工业相机采集在背光光源上放置的原始导管图像，并进行图像处理分别得到多幅相机视角图像中该异形导管的中心线；利用双目视觉的三角测量原理计算相机1视角图像的中心线上任意点的对极几何约束，从而确定相机1视角图像中心线任意点在相机2图像上的待匹配点对集；利用多视几何约束，对待匹配点集进行判断，找到相机1视角图像的中心线上全部的任意点的匹配点对；基于三角法测量原理对匹配的图像点进行三维重建，得到异形导管空间三维中心线点云，实现对该异形导管中心线的定位检测。3.根据权利要求2所述的基于多视图约束的导管中心线匹配方法，其特征在于，所述搭建工业相机视觉单元并相机标定，将所有相机坐标系转换到基坐标系下包括：将多个工业相机两两作为一组视觉单元，组成多组视觉单元；对每个视觉单元的坐标系进行双目视觉标定，得到相机的内参数和相机坐标系之间的外参数；以相机1坐标系为基座标系，利用世界坐标统一法将所有的相机坐标系转换到基坐标系下。4.根据权利要求2所述的基于多视图约束的导管中心线匹配方法，其特征在于，所述图像处理的步骤包括利用Canny算法对图像边缘进行提取，采用图像细化进行骨架提取。5.根据权利要求2所述的基于多视图约束的导管中心线匹配方法，其特征在于，所述对极几何约束使得匹配点搜索从整个图像的二维空间降低到一维极线上，包括：由于一幅图像中的任意点x在另一个图像上的匹配点x’一定落在x点在另一个图像的极线上l'，则有：l‘＝Fx其中F为基础矩阵，Al,Ar分别是相邻两个相机坐标系的内参矩阵，S为相邻两个相机坐标系平移矩阵的反对称矩阵，R为相邻两个相机坐标系的旋转矩阵。6.根据权利要求5所述的基于多视图约束的导管中心线匹配方法，其特征在于，所述确定待匹配点对集，包括：假设图像1中心线上的任意点r1在图像2上对应极线L2，计算图像2的异形导管中心线上的所有点距离该极线L2的欧式距离，如果有n个点满足欧氏距离小于阈值t，则点r1在图像2上的待匹配点对集为2CN114066976A权利要求书2/2页7.根据权利要求6所述的基于多视图约束的导管中心线匹配方法，其特征在于，所述多视几何约束为通过加入多个视图的方法对待匹配点对集进行约束从而确定唯一匹配点对，包括：加入第三个视角图像3来增加约束：对于集合M中任意一对待匹配点对集，如果点对r1和在图像3中的极线分别为L3和L'3，两个极线的交点为r3；计算图像3的异形导管中心线上任意点到r3的距离，若该距离小于阈值t，则r1和即为一对一的匹配点对；若阈值大于t，则丢弃该点对，在点集M中重新选择其他点对按照上述方法进行计算，直到找到满足阈值条件的唯一匹配