[发明专利]一种灵活运动成像多线结构立体视觉三维形貌测量方法和系统

权利要求书

1.一种灵活运动成像多线结构立体视觉三维形貌测量方法，其特征在于，所述方法包括：

采用激光投射器向待测目标投射多个激光扇面，在待测量目标表面形成网状激光线；各个所述激光扇面之间相互固连；

通过单目相机在不同视点下采集待测目标表面的网状激光线，根据所述网状激光线得到对应视点下的目标局部点云；所述单目相机与所述激光投射器固连；

提取各个所述目标局部点云间的稀疏重叠点，对所述稀疏重叠点进行同名点匹配得到同名点匹配结果；

根据所述同名点匹配结果对所述局部点云进行拼接和融合得到待测目标的完整点云，根据所述完整点云对待测目标表面进行三维形貌重建。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过单目相机在不同视点下采集待测目标表面的网状激光线，根据所述网状激光线得到对应视点下的目标局部点云，包括：

对所述单目相机采集的第一图像进行滤除噪声和平滑处理得到第二图像；

提取所述第二图像中网状激光线的初始中心线；

根据所述单目相机和所述激光投射器的预先标定得到的相对位姿关系和当前视点观测得到的待测目标表面的法向量对所述初始中心线进行校正得到网状激光线的精确中心线；

根据各个视点下采集的网状激光线的精确中心线得到对应视点下的目标局部点云。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提取各个所述目标局部点云间的稀疏重叠点，包括：

根据激光扇面在预先构建的相机坐标系下的平面方程与所述单目相机的对应成像视线的联合交会，得到对应视点下的目标局部点云在所述相机坐标系中的空间坐标，根据所述空间坐标提取各个所述目标局部点云间的稀疏重叠点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述稀疏重叠点进行同名点匹配得到同名点匹配结果，包括：

当所述稀疏重叠点的梯度值大于对应局部点云轮廓区域的梯度均值、所述稀疏重叠点到对应局部点云的核线的距离小于第一预设阈值、以及所述核线与述稀疏重叠点的梯度方向的夹角差值小于第二预设阈值时，判定所述稀疏重叠点为同名点，对所述同名点进行匹配得到同名点匹配结果。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述激光投射器向待测目标投射多个激光扇面，在待测量目标表面形成网状激光线之前，还包括：

用所述激光投射器向棋盘格标定靶上投射多个激光扇面，同时通过对棋盘格标定靶的不同位置成像来标定所述单目相机的内参以及单目相机和所述棋盘格标定靶的位姿参数以构建相机坐标系；

从所述单目相机采集的不同图像中提取各激光扇面在所述棋盘格标定靶不同位置处形成的激光线，并得到每条激光线与所述棋盘格标定靶的网格线的交点，并确定交点在所述相机坐标系下的空间坐标，从而得到激光扇面在所述相机坐标系下的平面方程。

6.一种灵活运动成像多线结构立体视觉三维形貌测量系统，其特征在于，所述系统包括：

单目相机、激光投射器和三维重建模块；所述激光投射器和所述单目相机固连；

所述激光投射器用于向待测目标投射多个激光扇面，在待测量目标表面形成网状激光线；各个所述激光扇面之间相互固连；

所述单目相机用于在不同视点下采集待测目标表面的网状激光线，根据所述网状激光线得到对应视点下的目标局部点云；

所述三维重建模块用于提取各个所述目标局部点云间的稀疏重叠点，对所述稀疏重叠点进行同名点匹配得到同名点匹配结果，根据所述同名点匹配结果对所述局部点云进行拼接和融合得到待测目标的完整点云，根据所述完整点云对待测目标表面进行三维形貌重建。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述单目相机和激光投射器由运动平台承载；

所述运动平台为小车搭载的转台或者无人机搭载的转台；

所述单目相机和所述激光投射器固连安装在所述转台的两侧。