[发明专利]基于线性运动模组的单目视觉的尺寸测量方法

权利要求书

1.基于线性运动模组的单目视觉的尺寸测量方法，其特征在于，将单目相机设置于线性运动模组的正上方，单目相机的选取镜头面域覆盖范围内线性运动模组的线性前进方向的不同位置两点分别拍摄工件在对应位置的两幅图像，工件置于线性运动模组上，并随线性运动模组做直线运动，当工件在第一位置处时，单目相机拍摄第一副图像，记为I₁；当工件运动至第二位置处时，单目相机拍摄第二幅图像，记为I₂；

之后根据两幅图像通过外接的处理器部分进行重构工件三维尺寸，重构工件三维尺寸时，其包括如下步骤：

a根据单目相机的标定文件，对两幅图像做畸变校正；

b使用特征点匹配、相位匹配、区域匹配的成熟的图像处理算法匹配两幅图像中的工件，建立两幅图像像素之间的位置对应关系；

c根据两幅图像中工件的成像构建实际平面、单目相机光学孔径中心、成像平面所示的物像关系，分别求解工件表面不同特征点的三维空间坐标；

d根据步骤c中求得的点云数据重构工件的三维模型，并测量工件的三维尺寸；

步骤c中，所有图像的坐标系的原点为单目相机光学孔径中心垂直于成像平面的点，之后构建成像平面的XY坐标系，将工件表面的特征点R所对应于第一幅图像I₁的位置P₁(X₁,Y₁)、第二幅图像I₂位置坐标P₂(X₂,Y₂)提取出，同时通过线性运动模组上的位置编码器获得两幅图像之间所对应工件的实际运动长度L，获得单目相机光学孔径中心和成像平面的距离f，之后通过构建工件对应于第一幅图像I₁和第二幅图像I₂的成像光学图，第一幅图像I₁的位置P₁(X₁,Y₁)获得对应的第一光学成角θ₁，第二幅图像I₂的位置P₁(X₁,Y₁)获得对应的第二光学成角θ₂，之后利用三角函数关系获得单目相机光学孔径中心和特征点的实际垂直向距离H，H的表达式如下，

在得到垂直向距离H后，根据(X₁,Y₁)和(X₂,Y₂)两个坐标、结合几何关系，求得特征点R的相对于实际平面的坐标(X,Y)，从而获得点R的三维坐标；

特征点R的Z向坐标0点即为单目相机光学孔径中心所在的高度位置；

进而获得所有特征点的对应三维坐标，通过求得的点云数据重构工件的三维模型，并测量工件的三维尺寸。

2.如权利要求1所述的基于线性运动模组的单目视觉的尺寸测量方法，其特征在于：当线性模组的定位精度为Aum，光学系统的视场角为α，由于两个图片的间隔角度不大于α，则计算精度满足如下公式：该方法的定位精度与单目相机的分辨率和放大倍率相关，分辨率越高、放大倍率约小，则R的坐标位置的定位精度越高。