[发明专利]一种基于无人机的双目视觉目标表面3D检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于无人机的双目视觉目标表面3D检测系统，其特征在于：包括：

无人机，用于通过挂载在其底部的双目视觉系统按从下到上，从左到右的顺序依次采集目标表面的图像数据；

计算机系统，用于对双目视觉系统采集到的图像进行处理，输出检测结果；

遥控设备，通过无线电传模块控制无人机的飞行路线和双目视觉系统的启闭；

所述无人机包括

供电电池组，用于为无人机通信设备、图像采集设备、动力设备提供电力保障；

机载控制单元，用于接收地面控制中心的指令，

航姿测量系统，用于实时测量无人机的位姿，并能够记录下每个时刻的位姿信息；

wifi/无线电传模块，用于与所述遥控设备实现无线通讯，接收所述遥控设备所发送的控制指令；

双目视觉系统，与无人机固定在一起，摄像头面向目标表面设置，用于进行目标图像的采集。

2.如权利要求1所述的一种基于无人机的双目视觉目标表面3D检测系统，其特征在于：所述双目视觉系统包括：

位姿测量装置，用于测量双目视觉系统的位姿；

左右摄像机，用于采集目标的图像数据；

存储卡，用于分别存储左右摄像机采集到的图像数据。

3.根据权利1所描述的一种基于无人机的双目视觉目标表面3D检测系统，其特征在于：双目视觉系统左右两个摄像机平行放置且参数相同。

4.一种基于无人机的双目视觉目标表面3D检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：通过遥控设备控制无人机按照预定轨迹采集图像，图像采集完毕后将存储卡中的图像导入计算机中进行处理；

步骤2：对机载双目视觉系统采集的图像按时间顺序编号，形成双目左右图像序列对；

步骤3：摄像机标定，可以得到摄像机内外参数，包括摄像机焦距f和基线距离T等；

步骤4：对采集到的图像进行去噪，图像位姿调整等处理；

步骤5：对同一时刻拍摄到的左右图像进行特征点提取，进行特征点匹配，得出视差信息，并计算出图像中点的三维坐标，得到局部三维点云；

步骤6：对左摄像头拍摄的相邻图像的三维点云进行配准，使两个三维点云统一到一个坐标系中，得到整个目标表面的三维点云模型；

步骤7：利用所得到的三维点云模型与大型设备给出的表面出厂数据进行对比，检测其是否有差异。

5.根据权利4所述的一种基于无人机的双目视觉目标表面3D检测方法，其特征在于：所述步骤4中参考无人机的位姿信息利用仿射变换校正图像位姿。

6.根据权利4所述的一种基于无人机的双目视觉目标表面3D检测方法，其特征在于：

步骤5具体包括如下步骤：

S51、提取surf特征点，在特征点周围取一个4*4的矩形区域块，每个子区域统计25个像素的水平方向和垂直方向的haar小波特征，该haar小波特征为水平方向值之后、垂直方向值之后、水平方向绝对值之后以及垂直方向绝对值之和4个方向，把这4个值作为每个子块区域的特征向量，通过计算两个特征点间的欧式距离来确定匹配度，欧氏距离越短，代表两个特征点的匹配度越好，由匹配的特征点可以得出视差信息；

S52、根据视差信息d＝x_r-x₁和摄像机内外参数通过以下公式求取点的三维坐标：

7.根据权利4所述的一种基于无人机的双目视觉目标表面3D检测方法，其特征在于：所述步骤6中三维点云配准方法可分为以下步骤：

S1、对相邻三维点云坐标系中的每个点建立K邻域；

S2、提取特征点，为每个特征点建立特征描述，匹配相邻三维点云特征点；

S3、根据匹配点对可以计算得到两个点云坐标系的转换关系，完成初始配准；

S4、根据初始配准提供的初始位置，利用迭代最近点算法对相邻点云坐标系进行迭代，最终可以得到相邻点云坐标系的精确转换关系，使相邻点云坐标系统一到一个坐标系中。