[发明专利]基于光栅投影双目成像技术的盾构渣土体积实时测量方法

说明书

本发明公开了一种基于光栅投影双目成像技术的盾构渣土体积测量方法，激光投影仪投射具有一定编码的结构光全面覆盖渣土车土斗车厢，结构光形状如图所示，两台摄像机互成角度，能更好地采集渣土车土斗车厢光栅投影信息，然后将采集到的光栅图像投射到渣土车的土斗车厢内，得到的光栅图像通过计算机进行特征点匹配，点云预处理和三维重建模拟出渣土车土斗车厢三维形貌，通过快速体积计算法计算出渣土车土斗车厢装载前的体积，重复上面过程计算出渣土车土斗车厢装载后的体积，后者与前者之差即为要测的盾构渣土量。该方法测量方便速度快，能够实现实时测量。

技术领域

本发明涉及一种基于光栅投影双目成像技术的盾构渣土体积实时测量方法，属于机器视觉和工程机械领域。

背景技术

地铁日趋成为人们出行必不可少的交通工具，应用区域越来越广，伴随地铁建造的同时，盾构过程中渣土的测量也显得日趋重要，在正常盾构条件下渣土的理论出土量如果与实际出土量有差，则可以猜测盾构遇到不良的土层状态，这对施工安全具有重要意义。盾构过程中的渣土量记录的传统方法主要采用的是人工计量，该方法工作量大且无法实时动态计量。光栅投影是通过将光栅条纹投影到被测物体表面，利用两个摄像机采集带有光栅条纹的被测物体，变形条纹反映了被测物体的三维信息，通过分析光栅条纹的变化，重建被测物体的三维模型，进行三维信息测量。基于以上渣土测量实际问题和光栅投影特点，本发明提出一种基于光栅投影双目成像技术的盾构渣土体积测量方法，利用光栅投影双目成像技术对盾构渣土体积进行测量，该方法测量方便速度快，能够实现实时测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光栅投影双目成像技术的盾构渣土体积实时测量方法，可以测量盾构机盾构过程中产生渣土量体积的方法和装置。

本发明的具体技术方案如下：一种基于光栅投影双目成像技术的盾构渣土体积实时测量方法，其特征在于包含以下步骤

(1)利用激光投影仪投射具有一定编码的结构光全面覆盖渣土车土斗车厢；

(2)通过平面标定和立体标定法对两台摄像机进行标定；

(3)标定完成以后，采用双目摄像机对光栅图像进行采集，得到光栅图片；

(4)利用四步相移法进行光栅图片相位展开，获取绝对相位；

(5)利用基于算法组合的改进算法SUORB进行特征点匹配；

(6)对点云数据进行预处理，完成三维重建，模拟出渣土车土斗车厢三维形貌；

(7)采用快速体积计算法计算出渣土车土斗车厢装载前的体积；

(8)依次重复上述1-7步骤计算渣土车土斗车厢装载后的体积，减去装载前的体积即为要测量的盾构渣土体积。

本发明优点：本发明采用一种基于光栅投影双目成像技术的盾构渣土体积实时测量方法，采用投射具有一定编码方案的结构光，提高了测量效率，减少了检测时间。釆用高分辨率的光栅条纹解出的横竖绝对相位值差作为相似度度量，而不是灰度值度量，从而降低了匹配模糊性，提高了系统分辨率。双目结构光系统三维重建是基于左右摄像机的相位匹配，与投影仪的位置无关，因此而无需进行投影仪摄像机标定，只需要常规的双目相机标定，从而使得测量系统具有更大的灵活性和可操作性。能够有效克服现有技术中人工计算渣土体积费时费力、实时性差、测量结果不精确等问题，提高了测量效率，减少了检测时间，省时省力，最重要一点具有实时性。而且本发明全程自动化，机器设备运行工作，使得工人们不用在恶劣环境下进行工作。

附图说明

图1是本发明方法装置图。

图中：1-参考平面、2-渣土车、3-摄像机A、4-投影仪、5-摄像机B、6-计算机。

图2是根据现场工况条件确定的光栅投影形状，光栅投影全面覆盖渣土车土斗车厢。