[发明专利]一种基于虚拟多目内窥镜的高炉料面三维重建方法及系统

权利要求书

1.一种基于虚拟多目内窥镜的高炉料面三维重建方法，其特征在于，所述方法包括：

利用料面下降形成的视差，建立料面与内窥镜的相对运动模型，在空间上虚构多目虚拟内窥镜；

基于虚拟内窥镜和三角测量原理恢复特征点的空间坐标，从而获得稀疏的三维点云数据；

根据高炉料面的布料环特征，利用稀疏的三维点云数据构建深度等高线；

构造一个能够反映料面分布的距离场函数，将深度等高线映射到三维空间中，并根据机械探尺数据进行定标，从而得到真实空间中的三维料面形貌。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟多目内窥镜的高炉料面三维重建方法，其特征在于，利用料面下降形成的视差，建立料面与内窥镜的相对运动模型，在空间上虚构多目虚拟内窥镜包括：

对不同时刻的料面图像进行特征点提取和匹配；

根据特征点对应的空间点运动前后的空间坐标，获得特征点的空间坐标运动方程；

根据内窥镜成像模型，获取特征点对应的空间点的空间坐标与特征点在料面图像上的图像投影点的坐标之间关系的投影转换方程；

计算特征点的光流，所述光流具体为特征点在料面图像上的图像投影点的瞬时速度；

根据特征点的空间坐标运动方程、投影转换方程以及特征点的光流，获得内窥镜运动参数；

根据内窥镜运动参数，在垂直方向上虚构多目虚拟内窥镜。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟多目内窥镜的高炉料面三维重建方法，其特征在于，内窥镜运动参数的计算公式具体为：

T＝[T_x,T_y,T_z]^T，

其中，f为焦距，x₀为空间点P在图像投影点的横坐标，y₀为空间点P在图像投影点的纵坐标，T为平移矩阵，T_x、T_y和T_z分别为内窥镜沿着x,y,z方向上平移分量，u为像素点瞬时速度沿着x方向的速度矢量，v为像素点瞬时速度沿着y方向的速度矢量，且k为常数。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟多目内窥镜的高炉料面三维重建方法，其特征在于，基于虚拟内窥镜和三角测量原理恢复特征点的空间坐标，从而获得稀疏的三维点云数据包括：

根据内窥镜运动参数中的平移矩阵，获取虚拟内窥镜和真实内窥镜光心的基线距离；

根据特征点匹配，获取特征点在虚拟内窥镜平面坐标系和真实内窥镜平面坐标系中的视差；

根据基线距离和视差，利用三角测量原理，获得特征点对应的空间点在真实内窥镜平面的空间坐标。

5.根据权利要求4所述的基于虚拟多目内窥镜的高炉料面三维重建方法，其特征在于，根据基线距离和视差，利用三角测量原理，获得特征点对应的空间点在真实内窥镜平面的空间坐标的计算公式为：

其中，x_c、y_c和z_c分别为空间上点P在x,y,z方向的坐标，x,y表示P在真实内窥镜坐标系下料面图像上的图像投影点的坐标，b为基线距离，d为视差，f为焦距。

6.根据权利要求5所述的基于虚拟多目内窥镜的高炉料面三维重建方法，其特征在于，根据高炉料面的布料环特征，利用稀疏的三维点云数据构建深度等高线包括：

对获取的离散的三维点云数据进行网格化，构建不规则三角网；

基于D-TIN算法追踪获得料面等值线，从而得到料面的等高线图。