[发明专利]一种基于折反射的单目立体视觉系统三维信息测量方法

权利要求书

1.一种基于折反射的单目立体视觉系统三维信息测量方法，其特征在于：根据待测物体大小建立折反射的单目立体视觉系统，折反射的单目立体视觉系统包括奇数个反射镜和一个摄像机，其中反射镜的位置和参数已知，通过反射镜反射光线和分割摄像机视野，摄像机同时拍摄物体和物体在镜子中的虚像，在一幅图像上获取物体的若干个映像，且这些映像来源于不同的视点，通过这些映像、摄像机的位置信息和反射镜的位置信息获取包含物体的场景信息；

一种基于折反射的单目立体视觉系统三维信息测量方法，包括如下步骤：

(1)确定采集场景信息所需的反射镜数量；

(2)计算反射镜与摄像机的摆放位置和角度；

(3)使用摄像机采集场景信息；

(4)对采集到的信息进行处理；

(5)得到所需场景信息；

步骤(1)中，反射镜的数量为三个，折反射的单目立体视觉系统确保视场在两个虚拟相机之间均等共享，每个虚拟相机的视场是真实摄像机的视场的一半；

步骤(2)中，通过约束条件计算反射镜的摆放位置，通过自动化工具对摆放位置进行校正，使得折反射的单目立体视觉系统尺寸最小化；

约束条件为必须使用奇数个反射镜构成折反射的单目立体视觉系统；当采用三镜系统时，首先要保证反射镜的放置使得虚拟相机之间没有旋转，即满足

其次是保证虚拟相机之间的平移方向是沿着X轴的，n₃·n₂＝n₁·[1，0，0]^T，其中n₁、n₂、n₃分别为三面反射镜的法向量；

-n_3yd₃+(2(n₃·n₂)n_3y-n_2y)d₂+n_1yd₁＝0

-n_3zd₃+(2(n₃·n₂)n_3z-n_2z)d₂+n_1zd₁＝0

其中，d_i为第i个反射镜到真实摄像机坐标系的距离；n_iy为第i个反射镜沿Y轴方向的法线分量；n_iz为第i个反射镜沿Z轴方向的法线分量；

自动化工具为为了找到最佳配置进行的搜索计算；通过第一反射镜所有可能的位置(θ_i，d_i)和第二个反射镜的角度θ₂进行搜索；通过求解以下式子找到剩余的三个参数、距离第二个反射镜距离d₂、到第三个反射镜距离d₃以及角度θ₃，其中n_ix＝cosθ₁，n_iz＝sinθ_i；

θ₃-θ₂＝θ₁

-n_3zd₃+(2(n₃·n₂)n_3z-n_2z)d₂+n_1zd₁＝0

2n_3xd₃+(2n_2x-4(n₃·n₂)n_3x)d₂+2n_1xd₁＝b

式中，θ_i为第i面反射镜与X轴的夹角；₁、n₂、n₃分别为三面反射镜的法向量；n_ix为第i个反射镜沿X轴方向的法线分量；n_iz为第i个反射镜沿Z轴方向的法线分量；b为基线；

对于每一组计算参数，通过追踪光轴和视场的限制光线并与反射镜相交来确定反射镜的端点，以确定整个视觉系统的周长，选择最小周长设计。