[发明专利]一种基于双目视觉的非接触式六自由度位移测量方法

权利要求书

1.一种基于双目视觉的非接触式六自由度位移测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：设计二维编码序列并生成棋盘编码，将棋盘编码固定在待测物体表面得到待测圆柱体；

步骤S2:安装好双目相机，并对双目相机的内外参数进行标定；

步骤S3:通过双目相机采集待测圆柱体图像，然后对此图像分别进行圆柱体目标分割，在分割的基础上，提取目标中特征角点的二维图像坐标；

步骤S4:基于双目相机的内外参数矩阵及相机成像模型，将特征角点的二维图像坐标转换为三维世界坐标；

步骤S5:对特征角点的三维世界坐标进行圆柱拟合，并计算出圆柱中心点及方向向量，以获取待测物体的平动及转动信息，即六自由度位移信息；所述步骤S3具体为：

步骤S31:对待测圆柱体进行双目图像采集获得im_l1，im_r1，im_l2，im_r2；

步骤S32:根据双目相机采集的图像中，自动分割出目标x_l1、x_r1和x_l2、x_r2；

步骤S33：对分割出的目标x_l1、x_r1和x_l2、x_r2进行特征角点提取，获得各自特征角点的图像二维坐标x_l11，…，x_l1n、x_r11，…，x_r1n以及x_l21，…，x_l2n、x_r21，…，x_r2n,且构成的二维坐标集X_l1、X_r1和X_l2、X_r2；

步骤S34：对图像二维坐标集X_l1，X_r1和X_l2，X_r2进行棋盘格约束的优化，生成最终二维坐标集Y_l1、Y_r1和Y_l2、Y_r2；

步骤S35：利用灰度阈值还原出二值编码信息B₁、B₂；

所述步骤S4具体为：

步骤S41:双目标定获得双目相机内参M_left、M_right、外参矩阵H；

步骤S42：根据得到的相机内外参数矩阵，利用二维坐标集Y_l1、Y_r1和Y_l2、Y_r2重构出三维世界坐标集G₁和G₂；

步骤S43：对离散的三维世界坐标集G₁和G₂进行直线约束的优化，生成坐标集group₁和group₂。

2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的非接触式六自由度位移测量方法，其特征在于：所述步骤S5具体为：

步骤S51:根据得到的二值编码B₁和B₂，判断出坐标集group₁和group₂中存在的公共特征角点的坐标集g₁和g₂；

步骤S52：利用坐标集group₁和group₂各自进行圆柱拟合，可得到两者的中心坐标C₁、C₂和半径R₁、R₂，及方向向量V₁,V₂；

步骤S53：利用中心坐标C₁、C₂进行差值计算可获得位移信息，同时，利用方向向量V₁,V₂，并根据旋转矩阵转欧拉角公式可计算出旋转的欧拉角。