[发明专利]一种复杂结构薄部件三维位置及姿态的测量方法

权利要求书

1.一种待测薄部件三维位置及姿态的测量方法，其包括：

步骤1：标定双目相机的内部参数、外部参数及双目相机的空间位置关系，建立双目视觉测量系统中三维世界坐标系与二维图像坐标的映射关系；

步骤2：使用SIFT算子提取所述基准薄部件双目图像中的SIFT特征点对，生成SIFT先验特征库，并使用所述SIFT特征点对所在的三维平面作为基准薄部件所在的基准平面；

步骤3：对于待测薄部件的双目立体校正图像对，分别提取多个SIFT特征点对，并将所提取的SIFT特征点对与所述SIFT先验特征库中的SIFT特征点对进行匹配，得到与所述SIFT特征先验库中的SIFT特征点对同等数目且相对应的SIFT特征点对集合；

步骤4：根据所得到的SIFT特征点对集合中特征点的图像坐标，得到所述待测薄部件的三维点云，进而获得该待测薄部件的空间平面；

步骤5：通过求解所述空间平面与基准平面之间的变换矩阵，确定所述待测薄部件的三维位置及姿态信息。

2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

步骤11：分别建立单相机二维图像坐标系与三维世界坐标系之间的映射关系；

步骤12：分别对单个相机标定，获得相机内部参数和外部参数；

步骤13：根据所获得的相机内部参数和外部参数，进行立体标定，建立双目相机之间的空间位置关系。

3.如权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述相机的内部参数包括相机的焦比和相机的中心点位置，外部参数包括三维相机坐标系与三维世界坐标系之间的旋转矩阵和平移向量。

4.如权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述双目相机之间的空间位置关系表示相机之间的旋转矩阵和平移向量。

5.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤2中SIFT先验特征库获取的具体步骤包括：

步骤21：采集基准薄部件的双目原始图像对，利用双目相机的镜头畸变系数和立体校正参数对所述双目原始图像对分别进行校正，得到基准薄部件的双目立体校正图像对；

步骤22：从所述基准薄部件的双目立体校正图像对中提取SIFT特征，组成基准薄部件的SIFT先验特征库。

6.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤3具体包括如下步骤：

步骤31、采集待测薄部件的双目原始图像对，利用双目相机的镜头畸变系数和立体校正参数对所述双目原始图像对分别进行校正，得到待测薄部件的双目立体校正图像对；

步骤32：从所述待测薄部件的双目立体校正图像对中提取SIFT特征点对，并将所提取的SIFT特征点对与所述SIFT先验特征库中的SIFT特征点对进行匹配，进而得到与所述SIFT先验特征库中同等数目且相对应的SIFT特征点对。

7.如权利要求5-6任一项所述的测量方法，其特征在于，所述立体校正参数包括基于所述双目相机之间的旋转矩阵和平移向量，获得的双目相机的立体校正内部矩阵和行对齐矩阵。

8.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤4具体包括：

步骤41：根据所述待测薄部件上的SIFT特征点对的图像坐标，利用所建立的双目视觉测量系统中三维世界坐标系与二维图像坐标的映射关系，获得所述SIFT特征点对的三维世界坐标；

步骤42：根据所述SIFT特征点对的三维世界坐标得到所述SIFT特征点对所在的三维平面，并将其作为待测薄部件的空间平面。