[发明专利]一种基于线结构光扫描的双目立体视觉三维测量方法

权利要求书

1.一种基于线结构光扫描的双目立体视觉三维测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)使用左右相机同时拍摄不同位置下的棋盘格标定靶图像，提取图像中的亚像素级角点坐标，并分别对左右相机进行单目标定；

2)对左右相机之间位置关系进行立体标定，获得旋转矩阵R和平移向量T；

3)根据双目相机标定结果，计算出左右相机之间的基本矩阵F；

4)打开线激光器并对待测工件投射激光光条，使用左右相机获取包含线激光光条的待测工件图像，对左、右相机获取的图像进行立体校正和高斯滤波，并基于阈值分割算法初步提取出像素精度的激光光条；

5)基于Hessian矩阵法对激光光条进行一步细化，以获得亚像素精度的光条中心坐标；

6)基于极线约束和激光条纹约束实现左右相机激光光条中心点匹配；

7)获取左右相机所有激光光条对应的匹配点后，结合相机标定结果，计算出光条中心点对应的三维坐标，即完成光条点的三维重构，实现待测工件三维轮廓信息测量。

2.根据权利要求1所述的一种基于线结构光扫描的双目立体视觉三维测量方法，其特征在于,其中所述步骤1中分别对不同视角下左右相机拍摄的棋盘格图像使用Hassris算法检测图像中的像素级角点坐标，棋盘格模板尺寸大小为9×6，并基于OpenCV中的CornerSubpix()函数进行亚像素级角点提取，搜索窗口大小设置为11×11，使用zhang平面标定法分别对左右工业相机进行标定。

3.根据权利要求1所述的一种基于线结构光扫描的双目立体视觉三维测量方法，其特征在于，所述步骤1中单目相机标定结果为：左工业相机内参数矩阵A_l,左工业相机镜头径向与切向畸变系数k_l1,k_l2，p_l1，p_l2，左摄像机与世界坐标系之间的旋转与平移矩阵R_l、T_l，右工业相机内参数矩阵A_r，右工业相机镜头径向与切向畸变系数k_r1,k_r2，p_r1，p_r2；右摄像机与世界坐标系之间旋转和平移矩阵R_r、T_r。

4.根据权利要求1所述的一种基于线结构光扫描的双目立体视觉三维测量方法，其特征在于,所述步骤2中左右相机之间的旋转矩阵R＝R_rR_l^-1，平移矩阵T＝T_r-R_rR_l^-1T_l。

5.根据权利要求1所述的一种基于线结构光扫描的双目立体视觉三维测量方法，其特征在于，所述步骤3中基本矩阵其中，[T]_x为平移矩阵T的反对称矩阵，且有：

6.根据权利要求1所述的一种基于线结构光扫描的双目立体视觉三维测量方法，其特征在于，所述步骤4，包括如下步骤：

1)根据双目相机标定结果，分别考虑径向和切向两种畸变要素，采用Bouguet法对采集到的激光图像进行立体校正；

校正前后坐标变换可表示为：

(X',Y')为像平面坐标系下的一点的理想像素坐标，(X_d',Y_d')为像平面坐标系下的一点的实际像素坐标；k₁，k₂为径向畸变系数，p₁，p₂为切向畸变系数；

2)对校正后的图像进行模板尺寸为5×5的高斯滤波，以去除噪声干扰；

3)基于阈值法初步提取出激光中心线，其中阈值T为暗色背景与激光光条之间的灰度阈值，此处T＝250，f(u,v)为包含激光光条图像的灰度值。