[发明专利]基于五点标识的汽车形貌单目主动视觉重建系统与方法

说明书

本发明公开了一种基于五点标识的汽车形貌单目主动视觉重建系统与方法，旨在解决基于五点标识的汽车形貌单目主动视觉检测问题。基于五点标识的汽车形貌单目主动视觉重建系统主要由摄像机(1)、激光投面仪(2)、二维靶标(3)、二维靶标固定座(4)、连接夹(5)与三角架(6)组成。基于五点标识的汽车形貌单目主动视觉重建方法由图像采集、摄像机(1)内参数矩阵的求解、摄像机(1)外参数旋转矩阵以及平移向量的求解、车身特征点重建等步骤组成，提供了一种结构简单、性能可靠的基于五点标识的汽车形貌单目主动视觉重建系统与方法。

技术领域

本发明涉及一种汽车检测设备和检测方法，更具体的说，它是一种基于五点标识的汽车形貌单目主动视觉重建系统与方法。

背景技术

汽车形貌检测作为交通检测领域重要的环节，在汽车形状位置偏差、轴距差、形貌重建、车型分类、超载超限及非法改装等方面具有重要的应用前景。为了避免对被测量物体表面造成刮伤，现在较多采用非接触式测量方法。但是非接触式测量通常需要借助靶标，并且需要将其移动多个位置获取多幅图像以实现对相机的标定，移动靶标不仅耗费时间，还会使处理过程复杂化。如何简化对相机的标定过程，实现物体的三维信息重建就十分重要。为了实现对汽车形貌进行较高精度的特征点重建，设计了一种基于五点标识的汽车形貌单目主动视觉重建系统与方法。

发明内容

本发明针对解决在汽车形貌重建过程中，现有技术装置复杂、过程繁琐等问题，设计了一种基于五点标识的汽车形貌单目主动视觉重建系统与方法，实现对汽车形貌特征点的三维自由重建。该方法主要由一部工业摄像机、一个由规则扇形图案组成的二维靶标及与二维靶标相对位置固定不变的激光投面仪和一个二维靶标固定座构成，通过应用相交直线上五点标识的射影转换进行单图像相机标定，进而实现汽车形貌的三维重建。

结合说明书附图，本发明采用如下技术方案予以实现：

基于五点标识的汽车形貌单目主动视觉重建系统包括有摄像机、激光投面仪、二维靶标、二维靶标固定座、连接夹与三角架；

三角架放置在地面上，摄像机通过底部的螺纹孔与三角架顶部的螺栓螺纹固定连接，二维靶标固定座放置在水平地面上，二维靶标底部与二维靶标固定座上的凹槽紧配合固定连接，二维靶标置入连接夹的U形钢板的细长凹槽中，螺栓穿入连接夹和二维靶标的通孔与螺母螺纹固定连接，激光投面仪插入激光器连接夹钢管的内孔中，紧定螺钉旋入连接夹钢管侧面的螺纹孔，紧定螺钉端部与激光投面仪圆柱面接触紧配合，激光投面仪发出的激光平面与二维靶标图形所在平面共面。

技术方案中所述的摄像机为装有窄带滤光片的广角工业相机。

技术方案中所述的激光投面仪为可发射线激光的圆柱形零件，激光投面仪发出的激光波长与摄像机的窄带滤光片的带通波长一致。

技术方案中所述的二维靶标为一块加工有通孔的矩形钢板制成的零件，二维靶标的表面粘贴有可生成共线点特征的放射状黑白相间图案。

技术方案中所述的二维靶标固定座为钢板加工的长方体零件，上表面加工有细长凹槽。

技术方案中所述的连接夹为U形钢板与钢管焊接而成的零件，U形钢板侧面加工有通孔，钢管侧面加工有螺纹孔。

技术方案中所述的三角架为可调整高度的三角支架。

基于五点标识的汽车形貌单目主动视觉重建方法的具体步骤如下：

第一步：基于五点标识的汽车形貌单目主动视觉重建方法的图像采集：

摄像机固定在三角架上，将三角架放置在地面上，激光投面仪插入连接夹的钢管内孔，打开激光投面仪，通过调节连接夹的钢管上的螺钉，使激光投面仪投射出的激光与二维靶标共面并将激光投面仪固定，摄像机采集一幅图像，图像包含二维靶标以及激光投面仪与车辆表面相交的激光投影点；

第二步：摄像机内参数矩阵的求解：