[发明专利]一种基于十字结构光的物体表面三维重建方法和系统

权利要求书

1.一种基于十字结构光实现物体表面三维重建的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：标定系统参数，包括十字结构光参数标定和运动方向标定；

步骤2：提取光条中心，获得两条激光光条中心亚像素级坐标；

步骤3：实现三维重建，通过上述系统参数标定及光条中心提取，解得激光平面所扫描到的物体表面三维坐标点；

步骤4：物体信息的获取，通过拟合物体表面三维坐标点得到物体的几何参数；

所述步骤1中，十字结构光参数标定包括以下步骤：

步骤1-1：变换靶标的姿态，摄像机拍摄同一个姿态下无/有激光照射的靶标图像两幅；

步骤1-2：针对无激光照射时的靶标图像，利用张正友方法标定摄像机的内参矩阵K和外参矩阵[R|t]；

步骤1-3：调整摄像机模式，在高动态模式下拍摄有激光照射的靶标图像，针对带激光光条的靶标图像，用步骤1-4的方法标定两个激光平面的参数；

步骤1-4：首先采用OTSU阈值法分割有激光照射的靶标图像，提取两条激光光条条纹；其次基于RANSAC算法得到图像坐标系下的两条激光光条直线方程，按斜率对激光光条分类；然后求取摄像机坐标系下的射影平面方程及靶标平面方程，得到激光光条的空间直线方程，从而求取激光平面法向[a b c]^T；最后以激光光条到激光平面的距离为代价函数，建立下式所示优化的目标函数求解激光平面方程的参数d，

F(d)=∫0L12(ax+by+cz+d)2a2+b2+c2dt]]>

式中：a、b、c分别为参数方程ax+by+cz+d＝0中x、y、z的系数，

其中a²+b²+c²＝1，d为激光平面方程的参数；

L为激光线段的长度；

所述步骤1中，运动方向标定包括以下步骤：

步骤1-5：将靶标固定于移动平台上做直线运动，连续拍摄无激光照射时的靶标图像n张，其中n>2，得到每帧图像的外参矩阵[R|t]，用最小二乘法对t直线拟合，得到运动方向参数。