[发明专利]一种基于至少两个公共标记点的双视角数据对齐方法

权利要求书

1.一种基于至少两个公共标记点的双视角数据对齐方法，其特征在于，双视角至少有两个公共标记点，该方法包含以下步骤：

步骤1，在被测量物体上粘贴圆形标记点，左右目相机分别拍摄被测量物体，得到左右目图像；

步骤2，从步骤1中得到的左右目图像中提取出标记点边缘成像位置，利用椭圆拟合算法得到左右目标记点中心成像位置；

步骤3，将步骤2中得到的左右目标记点中心成像位置进行立体匹配，并根据匹配结果，完成标记点边缘成像位置在左右目图像中的匹配；

其中，标记点边缘成像位置在左右目图像中的匹配，具体步骤如下：

1)任意选取左目标记点边缘成像位置中的一点p_l，根据左目相机的基本矩阵计算其在右目图像中的极线方程L_l；

2)记右目图像中的所有标记点边缘成像位置拟合所得的椭圆为e_r，找到极线L_l与椭圆e_r的两个交点p_r1和p_r2；

3)假设左右目匹配标记点中心成像位置为c_l和c_r，则根据立体匹配顺序一致性原则，选取和中与向量夹角小者作为匹配点，完成p_l所在的边缘成像位置在左右目图像中的匹配；

步骤4，利用双目三角法重建标记点中心和边缘位置的三维坐标；

步骤5，利用步骤4重建得到的标记点中心和边缘位置的三维坐标拟合平面，得到标记点所在局部平面的法向量信息；

步骤6，在另一个视角下，利用左右目相机分别拍摄被测量物体，重复步骤2～步骤5，得到该视角下的标记点中心的三维坐标及其所在局部平面的法向量信息；

步骤7，搜索两个视角下的公共标记点，利用搜索到的公共标记点的中心三维坐标及其所在局部平面的法向量信息，计算两视角间坐标系旋转平移关系，从而完成双视角数据对齐。

2.根据权利要求1所述的一种基于至少两个公共标记点的双视角数据对齐方法，其特征在于，步骤1中的圆形标记点是编码或非编码标记点。

3.根据权利要求1所述的一种基于至少两个公共标记点的双视角数据对齐方法，其特征在于，步骤1中在被测量物体上较为平坦的位置处粘贴标记点。

4.根据权利要求1所述的一种基于至少两个公共标记点的双视角数据对齐方法，其特征在于，步骤1中左右目相机的内参数及左右目相机坐标系的刚体变换关系已经事先进行了标定。

5.根据权利要求2所述的一种基于至少两个公共标记点的双视角数据对齐方法，其特征在于，步骤3中将步骤2中得到的左右目标记点中心成像位置进行立体匹配，具体步骤如下：

5.1如果采用圆形编码标记点，则依照标记点的编码值完成左右目标记点中心成像位置立体匹配；

5.2如果采用非编码标记点，则按照分为以下两种：

1)如果采用面结构光原理进行单视角数据测量，则依赖标记点中心成像位置的相位值完成立体匹配，具体为：

①对于左目中的任意标记点中心成像位置，根据左目相机的基本矩阵计算其在右目图像中的极线方程；

②搜索右目图像中位于①中极线两侧的标记点中心成像位置，找到其中与左目标记点中心成像位置相位最接近的那个作为匹配像素点，完成左右目标记点中心成像位置的匹配；

2)如果采用线结构光原理进行单视角数据测量，则具体为：

①对于左目中的任意标记点中心成像位置，根据左目相机的基本矩阵计算其在右目图像中的极线方程；

②搜索右目图像中位于极线两侧的标记点中心成像位置，作为左目标记点中心成像位置的潜在匹配点；

③利用视差梯度约束构造匹配支持度函数；

④通过松弛方法优化匹配支持度函数，完成左右目标记点中心成像位置的匹配。

6.根据权利要求1所述的一种基于至少两个公共标记点的双视角数据对齐方法，其特征在于，步骤7中搜索两个视角下的公共标记点依赖标记点之间的拓扑关系来完成。