[发明专利]一种基于抖动的双目三维重建方法

说明书

本发明公开了一种基于抖动的双目三维重建方法。所述方法在双目成像过程中利用抖动来高精度复原三维图像，通过采用光学平面镜或者等效的光学系统移动而相机不动的方式，来使相机之间有稳定的相对位置，这既利于系统校准，也利于探测精度的提高；又在运动中，尽量寻求匹配最不相似方向作为极几何约束趋近的运动方向，就可以在尽量短的时间内，以尽量短的运动行程，对开始寻求到的匹配点的有效性做出测定；如果原有匹配点不能满足新的极几何约束对应的匹配条件，则被淘汰，否则就会被保留；根据保留的匹配点进行三维重建，能够有效减少误匹配和不精确匹配，完成高精度的三维重建。

技术领域

本发明涉及机器视觉和图像匹配技术领域，特别是涉及一种基于抖动的双目三维重建方法。

背景技术

双目三维重建是机器视觉中的一个非常重要的领域。双目或多目三维重建有多种方法，在寻找双目图像中的对应点时，最广泛使用的办法是进行图像特征点和特征线提取，而后进行特征匹配。但是特征匹配的方法涉及到的都是二维图像，由于双目视差的存在，双目图像并不相同，只是相似，对应点邻域的图像是有差异的。这种差异引起对应点匹配不准，或者找错匹配点而产生误匹配，从而使三维复原出现误差或者错误。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于抖动的双目三维重建方法，以克服现有双目视觉三维复原过程采用的匹配方法产生的误匹配和不准确匹配的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于抖动的双目三维重建方法，所述方法包括：

步骤A：水平放置两台同型号的相机，所述两台同型号的相机包括左相机和右相机；确定基线以及相机光轴与基线的夹角；所述基线为所述左相机的主节点与所述右相机的主节点之间的连线；

步骤B：采用一个平面反射镜或者等效的光学系统，来将目标物反射进入相机视场；所述平面反射镜可转动和平动；

步骤C：采用棋盘法标定获得两台相机的内外参数，对所述两台相机拍摄的原始左右图像进行校正和预处理；选取所述平面反射镜通过转动或平动可到达的若干位置，重复进行相机外参校正工作；

步骤D：在初始位置，通过所述平面反射镜的镜面，得到一对关于所述目标物的初始左右图像，并通过任意一种图像匹配算法，在使用极几何约束条件的情况下，得到所述初始左右图像间的匹配点，并由所述匹配点算出相应的所述目标物上的点的空间坐标；

步骤E：使所述平面反射镜做转动、平动或者做转动与平动结合的复合运动，并在运动过程中，采集若干左右图像；

步骤F：将所述步骤D推算出的所述匹配点的坐标，推算至新采集的所述左右图像上的点或点的临近区域；判断所述左右图像间的对应匹配点是否满足左右图像间的点的匹配条件；若满足，则保留所述对应匹配点；若不满足，则将所述对应匹配点作为误匹配点或者不精确点进行淘汰；

步骤G：将留下的所述对应匹配点作为正确匹配的点，采用平面插值或拟合的方法将各所述对应匹配点结果连续化，完成三维重建。

可选的，所述步骤B具体包括：

选用一个平面反射镜或者等效的光学系统，使所述目标物的图像通过所述光学系统的反射和折射，按照固定的相对几何关系进入两台相机；

通过旋转平移控制系统带动所述光学系统运动，来控制两台相机采样的左右图像之间以及两台相机与目标物之间具有可控的几何关系；所述运动包括平移和旋转。

可选的，所述步骤D具体包括：

在初始位置，通过所述平面反射镜的镜面，得到一对关于所述目标物的初始左右图像；

确定所述初始左右图像的像素坐标和角度坐标之间的转换关系；所述转换关系包括第一转换关系、第二转换关系、第三转换关系和第四转换关系；