[发明专利]一种基于LCOS的室内抹灰机器人高精度三维重建系统

权利要求书

1.一种基于LCOS 的室内抹灰机器人高精度三维重建系统，包括：PC机、LCOS驱动模块、设备模块、抹灰机主控模块、抹灰机运动模块和墙面,其特征在于：

所述PC机用于提供LCOS控制信号给LCOS驱动模块；接收双目相机捕捉到的图像信息，并利用接收的图像信息进行三维重建，然后将重建后的三维信息提供给抹灰机主控模块；所述pc机还包括用于实现三维重建的三维测量系统模块，且该模块通过以下过程实现三维重建：

S1、用张定友标定法对双目相机进行标定，得到内参及外参；测量出双目相机中左右两个相机之间的光心距和左右两个相机的聚焦参数；

S2、根据步骤S 1得到的内参及外参对双目相机捕捉到的图像采用双极线校正进行初步处理，使双目相机所捕捉的左右两个图像在同一像素点上保持在同一行，以提高左右两个图像的匹配精度；

S3、对步骤S2初步处理后的图像采用双目代价匹配函数进行匹配，得到视差图；其中双目代价匹配函数的匹配过程为：

S3.1、在左右两个图像上分别取一个窗口，将其作为模板图像T和搜索图像S；

S3.2、利用NCC算法计算模板图像和搜索图像的相关系数，确定模板图像T和搜索图像S内的像素点的匹配程度；相关系数最大的位置决定了模板图像在搜索图像中的位置，通过计算匹配成功率得到最优匹配结果作为视差图；

S4、将步骤S3得到的视差图采用补洞和最小二乘平面拟合进行视差平滑得到最终视差；

S5、通过S1获得的内参外参以及相机的焦距、S4获得的最终视差，根据三角测量原理公式计算出墙面三维信息，完成三维重建；

所述LCOS驱动模块为内嵌有图案程序的LCOS开发板；用于接收PC机提供的LCOS控制信号，并通过该控制信号将内嵌图案提供给设备模块；

所述设备模块：包括双目相机和LCOS投影设备；LCOS投影设备接收LCOS驱动模块提供的图案并将其投影至墙面生成图像；双目相机用于捕捉LCOS投影设备投影至墙面的图像，并将捕捉的图像传输至PC机；

所述抹灰机主控模块根据接收的重建后的三维信息驱动抹灰机运动模块进行移动，完成墙面抹灰。

2.根据权利要求1所述的基于LCOS 的室内抹灰机器人高精度三维重建系统，其特征在于：所述双目相机设置为外触发模式，通过其外触发和LCOS驱动模块连接，以使相机和LCOS投影帧率一致。

3.根据权利要求1所述的基于LCOS 的室内抹灰机器人高精度三维重建系统，其特征在于：步骤S3中的双目代价匹配函数的匹配为改进的双目代价匹配函数，为方便描述下文将其称为窗口峰值算法，所述窗口峰值算法的计算过程如下：

（1）、首先在搜索图像选定尺寸大小为M*M的窗口，模板图像选定尺寸大小为N*N的窗口，然后利用NCC算法计算出模板图像和搜索图像的相关系数，找出模板图像和搜索图像之间的所有成功匹配的点；

（2）、针对步骤（1）找出的所有成功匹配的点，根据左右一致性检查算法LRC计算匹配成功率，并排除误匹配点或遮挡点；所述左右一致性检查算法是按照先从左到右、再从右到左匹配的方式来判断匹配位置与原位置是否一致，排除误匹配点或遮挡点；

（3）、多次选定不同大小的模板窗口，选定的模板窗口大小应当满足1＜N＜M，每次采用二分算法计算选取的窗口尺寸大小，对每次选定的窗口重复步骤（1）～（2），计算出每次选定的窗口匹配度，从而获取匹配度最优窗口。

4.根据权利要求1或3所述的基于LCOS 的室内抹灰机器人高精度三维重建系统，其特征在于：所述NCC算法在计算相关系数的过程中采用了积分图算法。