[发明专利]基于颜色编码的多目立体视觉脚型三维测量方法、系统和介质

说明书

本发明公开了一种基于颜色编码的多目立体视觉脚型三维测量方法、系统和介质，方法包括：通过多目图像的采集平台，采用多相机同步拍摄穿有彩色编码图案袜子的脚型，进行图像采集；根据采集到的图像，并基于球体的多相机标定算法获取相机内外参数；根据相机内外参数进行脚型密集特征点匹配；根据相机内外参数以及脚型密集特征点匹配的结果，进行模型构建与脚型参数测量。本发明具有成本低、特征点易于识别和匹配、生成的点云密度较高、计算速度快等优点，准确并完整地获取了脚模型及相关尺寸参数。

技术领域

本发明涉及脚型测量技术领域，尤其涉及一种基于颜色编码的多目立体视觉脚型三维测量方法、系统和介质。

背景技术

目前，常用于三维脚型测量的非接触式技术有：基于激光扫描重建的方法、基于结构光重建的方法和基于立体视觉重建的方法。市场上的脚型三维测量系统多基于激光扫描重建的方法，利用线激光组成封闭平面对脚扫描，同时利用摄像机进行成像，得到脚型在光带切面上的表面信息，再通过电机沿垂直方向运动，得到脚型的三维模型。基于结构光重建的测量方法通过蕴含着物体三维信息的结构光线获取被测物体的形状。基于立体视觉的三维测量方法由于其相对于激光扫描重建成本低，相对结构光重建不易被环境光影响；并且采集图像快，有利于减少因抖动带来的误差。

但是现有的三维脚型测量方法也存在缺陷：

基于激光扫描重建的方法，使用激光组成封闭平面对脚扫描，得到脚型的三维模型。该方法采样频率高，重建模型细腻，但其采集时间较长，人脚容易发生抖动；并且其价格昂贵，存在成本瓶颈，难以推广。如Shoemaster，Canfit-Plus CAD/CAM等脚型扫描系统价格均十分昂贵。

基于结构光重建的测量方法成本较低，技术成熟度中等，然而这种方法容易受到环境光的影响，需置于光线柔和的环境下使用，限制了其应用范围。

基于立体视觉重建的测量方法因其成本低，采集图像快速，受到越来越多研究人员关注。但是，其测量的参数的可靠性与直接重建得到模型的方法相比较低。基于散乱斑点重建的方法因其特征点较稀疏，故重建得到的模型也较稀疏。同时，基于立体视觉重建的测量方法均要求准确的相机参数，而棋盘格标定法应用于分布较广的多相机时，相机参数容易在关系传递过程中引入较大的累积误差。

发明内容

本发明提供一种测量准确、成本低、特征点易于识别和匹配、应用范围不受限制的基于颜色编码的基于颜色编码的多目立体视觉脚型三维测量方法、系统和介质。

为实现上述目的，本发明提供一种基于颜色编码的多目立体视觉脚型三维测量方法，包括以下步骤：

通过多目图像的采集平台，采用多相机同步拍摄穿有彩色编码图案袜子的脚型，进行图像采集；

根据采集到的图像，并基于球体的多相机标定算法获取相机内外参数；

根据所述相机内外参数进行脚型密集特征点匹配；

根据所述相机内外参数以及脚型密集特征点匹配的结果，进行模型构建与脚型参数测量。

其中，所述多目图像的采集平台具有360°视角、具备均匀光照环境，利用两个基于socket的脚本实现图像的多相机同步采集。

其中，所述根据采集到的图像，并基于球体的多相机标定算法获取相机内外参数的步骤包括：

根据采集到的图像，基于霍夫变换的圆检测算法预估球心在图像的投影坐标及图像中直径的大小；

进行球面角点检测，得2D坐标，计算标记点及球心的3D坐标，预估相机的初始外参数；

采用SBA进行非线性优化，得到准确的相机内外参数。

其中，所述根据所述相机内外参数进行脚型密集特征点匹配的步骤包括：