[发明专利]一种面向行驶车辆的汽车底盘三维重建系统及其工作方法

权利要求书

1.一种面向行驶车辆的汽车底盘三维重建系统，其特征在于，包括通过数据线缆连接的车底成像子系统和数据采集处理子系统；其中：

所述车底成像子系统，设置在地面上或埋设在地面以下，用于拍摄上方通过的车辆，包括图像采集单元和补光光源；图像采集单元用于采集汽车底盘图像；补光光源用于在图像采集单元视场范围内均匀照明；

所述数据采集处理子系统，用于控制所述车底成像子系统、采集图像数据、数据存储以及执行三维重建算法，完成车底三维重建；所述数据采集处理子系统执行的所述三维重建算法，具体包括：

步骤1、输入所述车底成像子系统采集的一组汽车底盘图像数据集；

步骤2、特征提取，对所述汽车底盘图像数据集中的每张图像进行特征提取，得到特征点；

步骤3、特征匹配，对所述汽车底盘图像数据集中相邻图像的特征点进行匹配，得到完整的匹配点集；

步骤4、基于特征点的初始匹配，估计相机之间的相对位姿；

步骤5、优化初始匹配的特征点和相机参数，得到最优的空间坐标和相机参数；

步骤6、点云融合，根据特征点匹配的结果计算可匹配的特征点的点云，再根据相机位姿融合点云；

步骤7、稠密三维重建，根据步骤5得到的相机参数，对相邻两图像对进行立体矫正并提取图像的特征点，立体匹配后的图片利用极线约束匹配特征点，再根据步骤4估计的相机之间的相对位姿融合稠密点云，得到重建车底三维模型。

2.根据权利要求1所述的面向行驶车辆的汽车底盘三维重建系统，其特征在于，所述图像采集单元包括多台高速面阵相机，且各高速面阵相机排列在同一条直线上，排列方向延汽车底盘宽度方向，完整覆盖车宽。

3.根据权利要求1所述的面向行驶车辆的汽车底盘三维重建系统，其特征在于，所述补光光源为高亮度光源，其发光部分沿汽车底盘宽度的方向延伸。

4.根据权利要求1所述的面向行驶车辆的汽车底盘三维重建系统，其特征在于，所述数据采集处理子系统包括PC计算机、工控机、图形工作站或专用嵌入式计算机的一种，且内部配置高速计算卡。

5.根据权利要求4所述的面向行驶车辆的汽车底盘三维重建系统，其特征在于，所述数据采集处理子系统内部配备对应的数据采集卡。

6.根据权利要求1所述的面向行驶车辆的汽车底盘三维重建系统，其特征在于，所述步骤5具体包括：

步骤51、采用光束法平差剔除错误匹配点；

步骤52、将步骤2中特征点的三维坐标和步骤4估计的相机之间的相对位姿作为未知参数，将步骤2中特征点的像素坐标作为观测数据；

步骤53、基于步骤52进行平差操作，得到最优的空间坐标和相机参数。

7.一种基于上述权利要求1-6任意一项权利要求所述面向行驶车辆的汽车底盘三维重建系统的工作方法，其特征在于，包括：

S1、系统准备，将所述车底成像子系统设置在特定的出入口，使得车辆中心在所述车底成像子系统的正上方通过，当车辆行驶进入所述车底成像子系统的可视范围时，开启补光光源，图像采集单元以最高采集帧率开始采集车底图像；

S2、图像采集，从车辆头部开始，图像采集单元按照一定帧率同步采集图像，保证车辆以一定的速度经过特定的出入口，通过均匀且亮度足够的补光光源，实现图像采集单元高帧率同步采集到清晰的汽车底盘图像；

S3、关闭系统，车辆整体通过后，关闭车底成像子系统中的补光光源，图像采集单元进入等待或关闭状态；

S4、数据处理，将图像采集单元采集的图像数据传输至数据采集处理子系统中，执行三维重建算法完成数据处理，实现汽车底盘的三维重建。

8.根据权利要求7所述的面向行驶车辆的汽车底盘三维重建系统的工作方法，其特征在于，所述步骤S2中，图像采集单元中的多台高速面阵相机，在采集时通过外触发或内触发的方式进行同步，保证各高速面阵相机在相同的时间点上进行图像采集，且各高速面阵相机的帧率要保证相邻两次采集图像的重叠率不低于50%。