[发明专利]一种平行平板折射成像双目视觉三维测量方法

说明书

本发明公开了一种平行平板折射成像双目视觉三维测量方法，该方法采用设备包括双目相机、平行平板、标定板以及数据处理系统，双目相机架设固定在可透过平行平板采集标定板图像的位置，经标定后用于采集放置平行平板后标定板图像以及测量；平行平板在双目相机标定后架设固定在标定板和双目相机之间，用于隔离测量系统和被测物；标定板用于双目相机的标定和标定板图像在折射前后的分析。本发明建立了双目相机平行平板折射模型，计算平行平板的厚度d和折射率n，根据建立的双目相机平行平板折射模型以及计算所得平行平板法向量η、厚度d以及折射率n还原被测点p真实世界坐标。

技术领域

本发明涉及视觉三维测量领域，特别涉及一种平行平板折射成像双目视觉三维测量方法。

背景技术

随着视觉技术的发展，视觉三维测量广泛应用于非接触式三维测量领域，且有着测量精度高、测量速度快的特点。双目视觉三维测量系统在两个角度拍摄被测物，利用视差获取被测物深度信息，能够进一步降低测量系统复杂性，虽然其算法复杂，但是随着计算单元性能的提高，双目视觉三维测量系统在工业产品在线检测、非接触测量领域中有着不可替代的优势。

为应对多种测量环境，视觉三维测量系统中加入平行平板：如在工业生产中利用平行平板将测量系统与腐蚀、有毒、高温、低温等环境隔离；在危险环境中，利用防爆玻璃对测量系统进行保护；在博物馆、商场等环境中，利用玻璃罩或其他透明介质对贵重物品进行保护，测量系统透过这些介质进行测量。

现有在透过平行平板的双目测量方法中，通常会忽略平行平板对测量造成的影响，没有分析平行平板造成的双折射效应对双目系统成像的影响，测量精度差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种平行平板折射成像双目视觉三维测量方法，建立双目相机平行平板折射模型，对平行平板造成的双折射效应进行分析，测量精度高。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种平行平板折射成像双目视觉三维测量方法，该方法采用设备包括双目相机、平行平板、标定板以及数据处理系统，包括以下步骤：

S1、在未架设平行平板的情况下对双目相机进行标定，将标定板靶点的世界坐标作为折射前的标准参考点P₁…P_n的坐标，计算双目相机的两光心O₁、O₂的世界坐标，根据双目相机的像元尺寸d_x、d_y和标定得到的相机在像素坐标系X轴和Y轴的量化焦距f_x、f_y计算双目相机焦距f_l、f_r；

S2、架设固定平行平板在双目相机和标定板之间，双目相机各采集一张经过平行平板折射后的标定板图像；

S3、将折射后双目相机采集的标定板图像上的靶点P_l1…P_ln、P_r1…P_rn的像素坐标转换为世界坐标，计算过P_l1…P_ln和左相机光心O₁的直线l_l1…l_ln和过P_r1…P_rn与右相机光心O₂的直线l_r1…l_rn；

S4、建立双目相机平行平板折射模型；

S5、计算过P₁…P_n的与l_l1…l_ln、l_r1…l_rn对应相交的直线的法向量η₁…η_n，利用η₁…η_n计算平行平板法向量η；