[发明专利]相位映射辅助三维成像系统快速对应点匹配的方法及装置

权利要求书

1.一种相位映射辅助三维成像系统快速对应点匹配的方法，其特征在于，所述三维成像系统包括：第一成像装置、投影装置和第二成像装置，所述第一成像装置和所述第二成像装置位于所述投影装置的两侧，所述方法包括：

步骤S1，利用投影装置投影光到被测物体表面，并利用第一成像装置采集包含被测物体信息的图像，根据所述图像计算所述被测物体的每个点的相位值得到由所述被测物体的每个点的相位值组成的第一相位分布图；并利用第二成像装置采集包含被测物体信息的图像，根据所述图像计算所述被测物体的每个点的相位值得到由所述被测物体的每个点的相位值组成的第二相位分布图；

所述第一相位分布图所在的平面为第一成像装置图像平面去除镜头畸变之后得到的归一化平面，所述第二相位分布图所在的平面为第二成像装置图像平面去除镜头畸变之后得到的归一化平面；

步骤S2，利用所述第一相位分布图中每个点的相位值和预置的第一标定数据，用相位映射估计出被测物体的空间三维点坐标；

步骤S3，将被测物体的所述空间三维点坐标重投影到所述第二相位分布图所在的平面上，得到所述第一相位分布图中的每个点在所述第二相位分布图所在平面上相对应的参考对应点；

步骤S4，根据所述第一相位分布图中的某个点的三维坐标和预置的第二标定数据确定第二相位分布图所在平面上的极线的方程，在以所述某个点相对应的参考对应点为中心的一个像素大小范围内的所述极线上，根据所述某个点的相位值查找出该点的对应点，实现对应点匹配；

其中，所述第二标定数据包括：所述第一成像装置和所述第二成像装置的内部固定参数，还包括旋转矩阵R、平移矩阵T，所述旋转矩阵R、平移矩阵T用于第一成像装置坐标系与第二成像装置坐标系之间的相互转换计算；

所述步骤S2具体为：利用所述第一相位分布图中每个点的相位值和所述第一标定数据a_i、b_i、c_i，用相位映射公式

估计出被测物体在第一成像装置坐标系下空间三维点坐标的值X、Y、Z；

其中，多项式系数a_i、b_i、c_i的值为所述第一标定数据，公式中为所述第一相位分布图中的每个点的相位值，X、Y、Z为估计出的被测物体中每个点在第一成像装置坐标系下空间三维点坐标的值；

则所述步骤S3具体包括：

将估计出的被测物体的所述空间三维点坐标X，Y，Z利用所述旋转矩阵R、平移矩阵T转换到第二成像装置坐标系中，再经计算得到与所述第一相位分布图中的每个点相对应的参考对应点的坐标具体公式为：

X_nor＝X_r/Z_r

Y_nor＝Y_r/Z_r

其中，X_r，Y_r，Z_r为估计出的被测物体在第二成像装置坐标系中的三维点坐标。

2.如权利要求1所述的相位映射辅助三维成像系统快速对应点匹配的方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述极线的方程为：

ax+by+c＝0，

极线的三个参数由公式：计算；其中，[T]_X为平移矩阵T的反对称矩阵，R为旋转矩阵，为第一相位分布图中某个点在第一成像装置坐标系中的三维坐标，其中，z_norl＝1；

所述步骤S4具体为：在以与第一相位分布图中某个点相对应的参考对应点为中心的一个像素大小范围内的极线上，沿着所述极线查找和所述某个点的相位值最接近的点并沿所述极线插值求出该点的坐标该点即为查找出的所述某个点的对应点，其中，该点在第二成像装置坐标系中的Z轴方向的坐标z_norr＝1；

所述某个点为第一相位分布图中的坐标为相位值为的点。