[发明专利]一种基于几何约束的立体匹配快速成像方法

权利要求书

1.一种基于几何约束的立体匹配快速成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101：完成左右相机各自的单目标定，左右相机相互之间的双目标定；

S102：左右相机均使用多个多步相移，通过不同频率间的关系展开成8频以下的包裹相位，然后对包裹相位作极线校正操作；

S103：通过深度约束范围确定检索匹配点的范围，然后在所述深度约束范围内找到左右相机包裹相位的候选匹配点，接着通过所述深度约束范围、级次唯一与左右相位一致性检验，确定最终的左右相机对应匹配点；

S104：将所述对应匹配点进行亚像素化，并根据双目标定参数重建出被测物的三维轮廓；

S105：比较当前测量物体与上一次测量物体相位的差异，判断有无新的深度物体加入或者有无深度范围上的变化；

S106：若步骤S105中无较大差异或无新的深度物体加入，则统计当前测量物体点云的深度信息，得到当前测量物体所处的深度范围，将得到的深度范围传递给所述深度约束范围，否则将全局深度范围赋值给所述深度约束范围，所述深度约束范围留作下次测量时使用；

S107：结束测量。

2.根据权利要求1所述的基于几何约束的立体匹配快速成像方法，其特征在于，所述S101步骤中通过额外的左右相机单目标定，在不使用对应匹配点信息情况下，对左右相机各计算出一个深度，为接下来的检索匹配点步骤提供一维辅助匹配信息，减少了匹配点时的歧义性与检索时长。

3.根据权利要求1所述的基于几何约束的立体匹配快速成像方法，其特征在于，所述S102步骤中不完全展开条纹组合，使用多个多步相移，通过不同频率间的关系展开成8频以下的包裹相位，使得相位精度不变的同时减少了条纹使用的数量，有效提升系统的成像效率。

4.根据权利要求1所述的基于几何约束的立体匹配快速成像方法，其特征在于，所述S103步骤中在所述深度约束范围内找到左右相机包裹相位的候选匹配点，接着通过所述深度约束范围、级次唯一与左右相位一致性检验，确定最终的左右相机对应匹配点包括：

依据在对应行上所述深度约束范围区间内，左相机匹配点包裹相位值去检索右相机包裹相位，选择相位差值在预设范围内的候选匹配点；其中所述深度约束范围在第一次测量时设置为全局深度范围；

找出左相机匹配点处包裹相位在所述深度约束范围内对应所有可能的展开级次，利用左右相机匹配点级次一致性，把候选匹配点与可能级次依次相加，排除在所述深度约束范围外的候选匹配点，依次把左相机匹配点按照相同级次减去每一个候选匹配点，找到深度差最小且在预设范围内的候选匹配点。

5.根据权利要求1所述的基于几何约束的立体匹配快速成像方法，其特征在于，比较当前测量物体与上一次测量物体相位的差异之前，先对相位图像做一次连通与腐蚀操作，降低重建时物体出现移动或存在不需测量物体的现象的影响。

6.根据权利要求1所述的基于几何约束的立体匹配快速成像方法，其特征在于，所述判断有无新的深度物体加入或者被测物的深度有较大的变化的方法为：

当前测量物体与上一次测量物体对应像素相位作差值，四舍五入差值后统计相同差值的像素点数，并作直方图，直方图中横轴为当前测量图像和上一次测量图像同一像素的相位差值i，纵轴为相位差值的数量P(i)；

所得直方图满足高斯分布，那么计算在|i|π范围内的相位差值i对应的P(i)的数学期望是μ，和标准差其中N和M为预设的常数；

计算在|i|π范围内的相位差值i对应的P(i)的总和P_sum；

当σ小于预设范围且时，其中Num为全部像素数量，表示当前测量物体与上一次测量的物体深度对比变化不大；当P_sumP(μ)且P_sumβ*Num时，表示当前测量相比上一次测量没有新的深度物体加入；当这两个判断条件都满足时表示测量物体没有变化，α与β为比例系数；

当σ大于预设范围且时，表示当前测量物体与上一次测量的物体深度有了较大的变化；P_sumP(μ)且P_sumβ*Num时，表示当前测量相比上一次测量有了新的深度物体加入；上述任一判断条件满足，都表示测量物体已经变化。