[发明专利]单目高精度大型物体三维数字化测量系统及其测量方法

权利要求书

1.一种单目高精度大型物体三维数字化测量系统，其特征是，它包括用于建立高精度坐标基准的十字靶标；用于精度控制、图像采集和数据处理的计算机；用于提供空间位置信息的编码标记点；用于采集图像的一个高精度彩色或者黑白照相机；

所述的十字靶标系统相对独立设置，其形状为十字形，其四个顶点粘贴四个已知坐标信息的编码标记点。所述四个编码标记点的编码方案和编号事先已经确定；

2.一种使用权利要求1所述的单目高精度大型物体三维数字化测量系统进行三维数字化测量的方法，其特征是，它包括如下步骤：

(1)标定前准备：设计并加工高精度十字靶标系统，并在靶标四个顶点粘贴四个已知坐标信息的编码标记点。

(2)确定测量基准：将十字靶标放在被测物体成像范围之内，选取几个合适位置对十字靶标附近的场景进行拍照，尽量保证每个照片中均含有十字靶标和待测的物体。

(3)解算骨架点三维坐标：利用本发明所提出的SCDP方法，解算出各个编码标记点的三维坐标，所述编码标记点视为物体的骨架点。所述物体骨架点将物体所在空间分割成若干个子空间。所述的SCDP方法，其过程是：

第一步：在被测物体关键尺寸部位粘贴上所述的编码标记点；

第二步：将所述的十字靶标摆放在被测物体附近，十字靶标的摆放原则是：利用所述的高精度数码照相机对十字靶标进行拍照时，可以同时拍摄到至少三个十字靶标之外的编码标记点；

第三步：利用所述的高精度数码照相机对含有十字靶标的被测物体进行拍照，更换拍摄位置和角度继续拍摄被测物体，至少采集3幅含有十字靶标的被测物体图像。

第四步：利用所述的高精度数码照相机继续对被测物体进行拍照，直到被测物体所有的编码标记点都被拍摄完毕。拍照的原则是：相邻两个图像含有至少3个公共编码标记点。

第五步：利用第三步所拍摄到的前3幅图像中的已知十字靶标的编码标记点信息，解算出所述照相机在空间中的3个拍摄位置；

第六步：利用第五步所得到的所述照相机的三个拍摄位置信息，计算十字靶标之外所拍摄到的编码标记点的三维坐标；

第七步：利用第六步所得到的编码标记点信息，依次计算第四步所拍摄到的十字靶标之外的后续图片中编码标记点的三维坐标，并利用相邻图像的3个公共的编码标记点进行拼接，直到所有的编码标记点的坐标信息计算完毕。

(4)拼接和融合：利用本发明所提出的SFMS方法，将每个子空间中编码标记点之外的三维坐标信息计算出来；将颜色信息与三维坐标信息进行融合，获取物体彩色三维数字化信息，以供后续的智能化设计，其过程是：

第一步：由所述的编码标记点将被测物体空间分割为若干个子空间；

第二步：提取所述被测物体在每个子空间的图像亮度矩阵；

第三步：利用第二步所获得的图像亮度矩阵解算该子空间每个点的三维坐标信息；

第四步：将第三步所获得的三维坐标信息拼接到所述骨架三维坐标点中；

第五步：重复第二步到第四步，直到所有的三维坐标计算并拼接完毕；

第六步：计算机将所得到的被测物体的三维空间点云数据，输出到surfacer或geomagic等特定的三维处理软件进行进一步处理，从而建立起物体的三维形貌。