[发明专利]基于相位引导双目视觉密集标记点匹配的姿态测量方法

权利要求书

1.基于相位引导双目视觉密集标记点匹配的姿态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，使用双目相机采集被测物的左图像和右图像，对左图像和右图像分别提取标记点；

S2，由左图像标记点的图像坐标和双目相机的系统参数，根据极线几何原理，计算得到左图像标记点在右图像中的待匹配同名点集合；

S3，获取左图像和右图像中各标记点的相位值；然后计算右图像中的待匹配同名点集合中各点与左图像标记点的相位差，相位差最小的点为无歧义匹配点；

S4，基于所述无歧义匹配点进行坐标优化，得到与左图像标记点相位等值的最佳匹配点；

S5，基于所述最佳匹配点计算求得被测物的三维坐标和旋转姿态。

2.如权利要求1所述的基于相位引导双目视觉密集标记点匹配的姿态测量方法，其特征在于，步骤S3中，所述获取左图像和右图像中各标记点的相位值具体包括以下步骤：

S31，获取被测物的双目条纹调整图像；

S32，对所述双目条纹调整图像进行傅里叶变换、频域窗口基频滤波、逆傅里叶变换和相位展开，得到左图像和右图像中各标记点的相位值。

3.如权利要求1所述的基于相位引导双目视觉密集标记点匹配的姿态测量方法，其特征在于，步骤S4中，所述基于所述无歧义匹配点进行坐标优化的具体方法为，以右图像中的所述无歧义匹配点为中心点，选择n×n个点构成的窗口，在所述窗口中计算并搜索与左图像标记点相位等值的最佳匹配点。

4.如权利要求3所述的基于相位引导双目视觉密集标记点匹配的姿态测量方法，其特征在于，所述在所述窗口中计算并搜索与左图像标记点相位等值的最佳匹配点的具体方法为，遍历所述窗口中n×n个点的相位值，其中，所述相位值与左图像标记点相位值相等的点为最佳匹配点。

5.如权利要求3所述的基于相位引导双目视觉密集标记点匹配的姿态测量方法，其特征在于，所述在所述窗口中计算并搜索与左图像标记点相位等值的最佳匹配点的具体方法为，计算窗口中n×n个点的相位值与左图像标记点相位值之间的相关度，当所述相关度最大时，对应的点为最佳匹配点。

6.如权利要求3所述的基于相位引导双目视觉密集标记点匹配的姿态测量方法，其特征在于，n的取值为大于或等于3的整数。

7.如权利要求1所述的基于相位引导双目视觉密集标记点匹配的姿态测量方法，其特征在于，步骤S1所述提取标记点的方法为，针对标记点类型进行基于椭圆边界拟合的圆心提取，获得标记点图像坐标。

8.如权利要求1所述的基于相位引导双目视觉密集标记点匹配的姿态测量方法，其特征在于，步骤S5的具体步骤包括：

S51，根据左图像标记点和右图像中最佳匹配点，以及双目相机的系统参数，由共线方程计算被测物的三维坐标，所述共线方程为：

其中，r₁～r₉为所述双目相机的系统参数中旋转矩阵的元素，所述旋转矩阵为3×3的正交矩阵；t_x、t_y和t_z是平移向量的元素，f_μ是所述双目相机的系统参数中图像宽度方向上焦距，f_v是高度方向上的焦距；u₀、v₀为相机像平面中心坐标；

S52，由所述三维坐标计算出基于初始位置的被测物的旋转姿态，所述被测物的旋转姿态由以下公式求得：

P_0i＝P_ni×R_n+T_n

其中，P_0i为初始位置的标记点欧式三维坐标值，n为姿态测量的次数，i为标记点的个数；R_n和T_n分别为第n次测量时被测物相对于初始位置的旋转矩阵和平移向量，所述旋转矩阵和平移向量表征被测物的旋转姿态。