[发明专利]一种碟式镜面三维结构实时监控的方法

摘要

本发明公开了一种碟式镜面三维结构实时监控的方法。用于解决现有技术在获知镜面结构过程中速度慢或测量硬件安装不便捷的缺点，同时使测量过程在光热系统的运行过程中同样有效。包括相机阵列构建、相机标定、相机阵列摆放、拍摄与图片传输、照片预处理、特征点选取与匹配、参考点选取、相机相对位置求解、三维位置重建、三维点修正、朝向分析和光斑分析等步骤。本发明整体流程快速有效，方法精度高。硬件设施便捷安装，且安装和使用过程中的鲁棒性强，允许有一定的偏移，且此偏移并不影响重建结果。

主权项

1.一种碟式镜面三维结构实时监控的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，构建相机阵列所述的相机阵列由相机和相机支架组成；步骤2，相机标定构建一个平面标定板，使用相机阵列从不同角度对标定板，采用张正友标定法分别标定出每台相机内部参数和镜头畸变系数；步骤3，相机阵列摆放将相机阵列固定在聚光镜面焦平面的稳定机械结构上，相机镜头面向聚光镜面；步骤4，拍摄与图片传输拍摄镜面图像，并传输至处理器；步骤5，照片预处理采用步骤2中获得的畸变系数，对照片进行矫正，并变换到灰度值域，根据设定的阈值筛选出镜面区域；步骤6，特征点选取与匹配分别在每张照片的镜面区域内和镜面边缘选取特征点，其中镜面上的特征点使用SIFT算法进行选择，并使用SIFT算法中的匹配方法对不同图片上的特征点进行匹配；同时选取镜子支架上的至少三个不动点做为尺度参考点；步骤7，相机相对位置求解不同图上的特征点之间通过摄影几何进行关联，得到平移矩阵和旋转矩阵；步骤8，三维位置重建根据步骤7中获得的平移矩阵和旋转矩阵进形三角重建，得到原图片上特征点对应的空间中的三维点；步骤9，三维点修正在步骤8中获得的点云做到了相似重建；测量实际物体时，步骤6中选择的不动点之间的距离，其与重建结果中的重建不动点之间距离的比值，为尺度变换因子；对所有重建点，都使用尺度变换因子进行修正；此后，以实际不动点空间坐标作为参考，寻找能够满足下式的旋转平移矩阵，使得重建不动点和实际不动点的坐标一致，Xref,real＝R·Xref,rebuild+t其中Xref指代不动点，即参考点，下标real指实际物理空间中的不动点，rebuild指重建空间中的不动点，其中R和t为求得的旋转矩阵和平移矩阵；找到对应矩阵之后，同样对所有点应用相同的旋转矩阵和平移矩阵；步骤10，朝向分析镜面结构重建完成之后，进一步拟合出镜面曲面，分析其朝向，并计算反射光斑的位置和能流密度。