[发明专利]一种基于代价聚合的立体匹配方法

说明书

本发明公开了一种基于代价聚合的立体匹配方法，通过建立测量系统，其包括有安装板以及滑动设置在安装板上的立体视觉模块和数字散斑投影模块；对立体视觉模块中的两个工业相机进行标定及图像矫正；通过数字散斑投影模块形成数字散斑并投影到被测物体表面；通过立体视觉模块拍摄具有数字散斑纹理的图像并进行预处理后，进行立体匹配计算，从而得到被测物体的三维数据信息。本发明可适应不同大小尺寸的被测物体、提高无纹理或者弱纹理被测物体的测量精度，同时不易受环境光照的影响，使得在该测量系统进行形貌测量，其稳定性好并更具适应性。

技术领域

本发明涉及图像数据处理技术领域，尤其涉及一种基于代价聚合的立体匹配方法。

背景技术

现有的非接触式三维视觉测量主要分为立体视觉和结构光三维视觉。线结构光测量方法是基于光学三角法测量原理的一种测量方法，主要由光学投射器，摄像机和计算机系统组成。光学投射器将一定模式的结构光投射于物体的表面，在表面形成由被测物体表面形状所调制的光条三维图像。立体视觉是基于视差原理，由三角法原理进行三维信息的获取。它就是利用多台相机拍摄同一个物体，获取被测物体多个视角下的图像，最后通过视差计算恢复图像的三维模型。而在现有的立体视觉方法中，根据相机个数，可以分为双目视觉和多目视觉，多目视觉主要有单目多位姿的立体视觉和多目立体视觉。

其中，传统的双目立体视觉对被测物体纹理特征过分依赖，使得对被测物体的适应性差，对弱纹理或者无纹理的测量精度差。而双目立体视觉与散斑投射的快速形貌测量的装置精度较好，但由于整机设计尺寸小，双目相机与散斑投射器位置固定，只适用于小型工件。传统主动结构光存在相位展开困难和误差扩散，易受光照影响，不适合在不同明暗度的环境下测量的缺点。

发明内容

本发明为解决现有的立体匹配方法因难以适应不同大小尺寸的被测物体、对被测物体纹理特征过分依赖、易受光照影响而存在适应性差和精准度低的问题，提供了一种基于代价聚合的立体匹配方法。

为实现以上发明目的，而采用的技术手段是：

一种基于代价聚合的立体匹配方法，包括以下步骤：

S1.建立测量系统，所述测量系统包括有安装板以及滑动设置在所述安装板上的立体视觉模块和数字散斑投影模块；其中立体视觉模块包括两个在物理位置上相对平行的工业相机；

S2.对所述立体视觉模块中的两个工业相机进行标定及图像矫正；

S3.通过数字散斑投影模块形成数字散斑并投影到被测物体表面；

S4.通过立体视觉模块拍摄具有数字散斑纹理的图像并进行预处理后，进行立体匹配计算，从而得到被测物体的三维数据信息。

上述方案中，通过用立体视觉模块和数字散斑投影模块相结合的测量系统获取三维信息，该测量系统可以在一定量程内调整测量位姿，以适应不同大小尺寸的被测物体。根据不同的被测物体选取合适的工业相机和数字散斑的相关参数，提高无纹理或者弱纹理的被测物体的测量精度，同时不易受环境光照的影响，使得在该测量系统进行形貌测量，其稳定性好并更具适应性。

优选的，所述步骤S1还包括以下步骤：针对被测物体及不同的测量精度要求对所述立体视觉模块和数字散斑投影模块进行选型及位置调整，然后使两者的位置相对固定。在本优选方案中，在选型过程中，针对不同的被测物体及不同的测量精度要求可以选择不同的相机，同时立体视觉模块和数字散斑投影模块可以在安装板上滑动，以便对不同的被测物具有更良好的适应性。在立体视觉模块和数字散斑投影模块的位置相对固定之后在进行三维测量。

优选的，步骤S4所述的预处理包括：根据所述工业相机标定得到的标定参数对所述立体视觉模块拍摄到的左右两幅具有数字散斑纹理的图像进行矫正。

优选的，步骤S4所述的进行立体匹配计算具体包括以下步骤：