[发明专利]一种基于单目视觉定位的扫描拼接方法

权利要求书

1.一种基于单目视觉定位的扫描拼接方法，其特征在于，采用扫描设备进行扫描，所述扫描设备包括相对固定的激光扫描部分与单目相机，在待测表面粘贴标志点，所述标志点包括靶标点和编码点，所述编码点包括可直接识别的编码信息；包括以下步骤：

步骤S100：先由单目相机采集图像并计算出相机位姿，所述相机位姿的计算包括标志点识别和RANSANC采样计算，首先进行标志点识别，识别标志点编号及其空间坐标，完成图像点与实际点的匹配；然后进行RANSANC采样计算，用于筛选内点并完成相机位姿计算；

步骤S200：完成相机位姿计算后，再对待测表面进行扫描，并将扫描点云数据拼接到世界坐标系下。

2.根据权利要求1所述的一种基于单目视觉定位的扫描拼接方法，其特征在于，所述步骤S100中的标志点识别：根据编码点的编码信息读取出三个编码点以及三个编码点在世界坐标系下的坐标值，并根据此计算出相机位姿，根据单目相机到世界坐标系的旋转矩阵R和平移向量T计算出所拍摄的图像中靶标点在世界坐标系下的投影点，并与控制场记录的点坐标进行比较，完成图像点与实际点的匹配。

3.根据权利要求2所述的一种基于单目视觉定位的扫描拼接方法，其特征在于，所述步骤S100中标志点识别的图像点与实际点的匹配如下：根据旋转矩阵R和平移向量为T计算出图片中靶标点在空间中的逆向投影点，并与控制场记录的点坐标进行比较，将坐标值最为接近的点对视为匹配点；所述点对是指靶标点、投影点与控制场记录的点组成的一对点。

4.根据权利要求1所述的一种基于单目视觉定位的扫描拼接方法，其特征在于，所述步骤S100中的RANSANC采样计算：随机选取三对匹配上的靶标点与图像点，由摄影测量原理计算出相机位姿，根据计算出的相机位姿，计算其余靶标点在图像中的投影点，并比较投影点与对应像点的像素坐标差值，设定阈值δ，据此区分出内外点，并记录内点数量；重复操作，直至找出内点数目最多的靶标点点集组合，使用该点集组合计算出最终的相机位姿。

5.根据权利要求4所述的一种基于单目视觉定位的扫描拼接方法，其特征在于，所述步骤S100中RANSANC采样计算的区分出内外点的具体计算如下：根据计算出的相机位姿，计算其余靶标点在图像中的投影点，并比较投影点与对应像点的像素坐标差值：

其中，表示像点像素坐标，表示计算所得的投影点像素坐标；

计算像素距离：

eu_i表示投影点与对应像点的u向像素坐标差值，ev_i表示投影点与对应像点的v向像素坐标差值；

判断D_i是否大于设定的阈值δ，将不超过阈值δ的靶标点作为内点，并记录点集中点的数目为N_j。

6.根据权利要求5所述的一种基于单目视觉定位的扫描拼接方法，其特征在于，所述步骤S100中RANSANC采样计算的最终的相机位姿计算如下：设图像中的靶标点数目为n，重复操作，直至遍历完个用于计算相机位姿的点对组合，选出所有内点集合中元素数目最多的点集，根据摄影测量原理，据此计算出最终的相机位姿；所述点对指靶标点与其匹配好的控制场记录的点组成的一对点。