[发明专利]一种基于双目相机和结构光投影的精密三维视觉测量方法

说明书

本发明涉及三维扫描与测量技术和计算立体视觉领域，尤其涉及一种基于双目相机和结构光投影的精密三维视觉测量方法，该方法包括：架设双目相机和数字光学投影设备，标定双目相机；根据多相余弦纹理与灰码算法或多频多相余弦纹理算法生成结构光纹理并烧录进数字光学投影设备中；使用数字光学投影设备投射结构光纹理，双目相机同步采集纹理图像；对纹理图像进行解码运算，利用基于中值滤波的相位矫正算法，还原真实相位值；根据基于极线的相位二分搜索匹配算法，查找绝对相位值最接近的左右相机中的像素点；利用双目标定结果，反向三角化生成点云。本发明通过结构光投影与双目相机的结合，配合使用多个算法，实现对图像的精密测量，精度高。

技术领域

本发明涉及三维扫描与测量技术和计算立体视觉领域，尤其涉及一种基于双目相机和结构光投影的精密三维视觉测量方法。

背景技术

三维扫描与测量技术广泛应用于制造业，电子电路行业，艺术文娱行业，考古业，医疗业等等。在这些行业中，通常会涉及到需要对某一类物体进行高精度三维扫描，并对所获取的点云模型进行分析处理，常见的有缺陷检测、3D建模等。这类三维扫描的特点在于扫描时间短、点云精度高、细节保存完好。

传统基于多相机的多视几何三维建模方法一般是根据物体自然纹理特征寻找两个相机中图像像素的对应关系。此类方法精度不高，产生的点云非常稀疏，且无法有效应对无纹理的物体。之后出现了基于结构光的三维建模技术，结构光也可以看作是一系列的图案纹理，可利用投影进行投射。相机因此可以利用这些人工构造的纹理特征完成像素点之间的匹配，之后再反向三角化求得空间点坐标。此类方法精度较高，点云更为密集，且有效适用于无纹理物体。多见利用三频三相余弦波纹理或者三相移余弦波+灰码纹理。但仍旧存在以下几个问题：

1)由于图像产生较多噪声，导致计算生成的点云表面过于粗糙；

2)相对相位间断处的绝对相位值很容易产生突跃现象，一般采用近邻插值或者均值滤波的方法，但会丢失细节，并引入人工特征缺陷；

3)采用横向纵向双方向纹理，采集图像耗时长，采用二维搜索方式暴力寻找匹配特征，计算复杂度过高；

另外，也常见采用单投影单相机配置，其中投影作为一个逆向相机设备进行标定，但其标定过程过于复杂，且投影畸变参数较难确定，同时，没有充分利用双目相机或者投影相机之间的几何约束关系，测量准确度不足.

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于双目相机和结构光投影的精密三维视觉测量方法，解决上述技术问题。

本发明实施例提供一种基于双目相机和结构光投影的精密三维视觉测量方法，包括：

架设双目相机和数字光学投影硬件设备，标定所述双目相机；

根据多相余弦纹理与灰码算法或多频多相余弦纹理算法生成结构光纹理并将所述结构光纹理烧录进所述数字光学投影硬件设备中；

使用所述数字光学投影硬件设备投射所述结构光纹理，所述双目相机同步采集纹理图像；

对所述纹理图像进行解码运算，并使用基于中值滤波的相位矫正算法，还原真实相位值；

根据基于极线的相位二分搜索匹配算法，查找绝对相位值最为接近的左右相机中的像素点；

利用双目标定结果，反向三角化生成点云。

本发明实施例提供的一种基于双目相机和结构光投影的精密三维视觉测量方法，通过多相余弦纹理与灰码算法或多频多相余弦纹理算法生成结构光纹理，将结构光纹理与双目相机相结合，利用基于中值滤波的相位矫正算法，还原真实相位值，利用基于极线的相位二分搜索匹配算法，查找绝对相位最为接近的左右相机中的像素点，多种算法结合，提高图像测量的精确度。

附图说明