[发明专利]一种双目数字散斑图像相关的视差测量方法

权利要求书

1.一种双目数字散斑图像相关的视差测量方法，其特征在于步骤如下：

步骤一.搭建双目立体视觉测量系统，双目立体测量系统由左、右相机和投影装置构成，使得左、右相机平行放置；

步骤二.采用实心圆阵列标定板对左、右相机进行标定，分别获得左相机和右相机的内、外参数；

步骤三.获取分布密度可控的散斑图像，设置散斑图像的分辨率、散斑分布约束窗口以及散斑的大小等；

步骤四.投影单幅散斑图像到被测物体表面，左、右相机同步采集获得左图像和右图像；

步骤五.空间上的一点P，通过左、右相机成像后为P₁、P₂，P₂必定在相对于P₁的极线上；对左图像和右图像进行极限矫正，使得特征点的匹配范围由二维图像减少到一维极线上；

步骤六.以右图像为基本模块，以像素点为中心，选取一定形状和大小的待匹配窗口；在左图像的极线上的一定范围内进行逐像素的匹配，以相同形状和大小的窗口进行搜索；采用改进的基于灰度图像的归一化互相关算法，获得左图像中对应于右图像中像素的最优匹配点；

步骤七.由像素点的最优匹配关系，在像素坐标下，左图像中最优匹配像素点水平方向的像素坐标u_L与右图像中待匹配像素点水平方向的像素坐标u_R之间的差值即为视差，即d＝u_L-u_R；

步骤八.在其他条件不变的情况下，取多个间隔数K，形成多组待匹配窗口；重复步骤六和步骤七，可计算出间隔数为K时所对应的视差值将各视差值，按照间隔数的倒数进行加权平均，得到最终视差D，单位为pixel。

2.根据权利要求1所述的一种双目数字散斑图像相关的视差测量方法，其特征在于，步骤一中左、右相机和投影装置的位置在同一水平线上。

3.根据权利要求1所述的一种双目数字散斑图像相关的视差测量方法，其特征在于，步骤二中采用实心圆阵列标定板，标定过程中采用张正友标定法，特征点在像素坐标系和世界坐标系下的坐标有如下映射关系：

其中(u，v)为特征点在像素坐标系下的坐标，s为任意尺度的比例系数，M为内参矩阵，r₁、r₂分别为旋转矩阵的前两列，t为平移矩阵，(x_W，y_W)表示世界坐标系下的坐标，H为单应性矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种双目数字散斑图像相关的视差测量方法，其特征在于，步骤六中匹配窗口的选择，以右图像中的像素点为中心，在其两边间隔K个像素，选择高宽比为(2M+1)：N的两个长方形块，构成一个匹配窗口，像素点左边的数据矩阵为R₁，右边的数据矩阵为R₂。

5.根据权利要求1所述的一种双目数字散斑图像相关的视差测量方法，其特征在于，步骤六中采用了改进的基于灰度图像的归一化互相关算法进行匹配，最终确定左、右图像中的对应匹配点；

匹配流程通过在同一行中查找最优匹配，并行处理，采用以下公式：

其中，C_NCC为归一化互相关系数，归一化互相关系数越大且接近于1，则相关性越高，可视为最优匹配，

L₁和L₂为左图像中对应点两边的像素值矩阵，和分别为其转置，

为求对应矩阵的迹，

定义矩阵范数||·||_c，若有矩阵则

6.根据权利要求5所述的一种双目数字散斑图像相关的视差测量方法，其特征在于，步骤六中的像素值矩阵，有如下形式：

其中f(v，u)为像素坐标系下，点(v，u)处对应的像素值，且这里像素值已转换到0-255的灰度范围内。