[发明专利]具有相机运动校正和参考系构建的立体DIC方法及系统

权利要求书

1.一种具有相机运动校正和参考系构建的立体DIC方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取Stereo-DIC系统中立体相机的内参，在立体相机的视场中放置标靶，待测物体放置在标靶的中部，立体相机采集标靶与待测物体图像记为参考图像，根据参考图像确定立体相机的外参；

步骤2：识别和定位参考图像中标靶的所有编码点；

步骤3：基于立体相机的内参和外参确定步骤2中定位获得的编码点在世界坐标系的3D坐标，再基于编码点在世界坐标系的3D坐标构建参考坐标系，进而获得世界坐标系与参考坐标系之间的变换矩阵；

步骤4：立体相机采集一组标靶与待测物体图像记为待校正图像序列，识别并定位待校正图像序列中的所有编码点，基于编码点和透视变换模型对立体相机进行运动校正，获得立体相机的运动模型参数；

步骤5：确定待校正图像序列中兴趣点的测量像素坐标，利用运动模型参数移除兴趣点的测量像素坐标中由相机运动引起的全局运动，获得兴趣点的真实像素坐标，进而获得兴趣点在参考坐标系下的3D坐标。

2.根据权利要求1所述的一种具有相机运动校正和参考系构建的立体DIC方法，其特征在于，所述标靶为U型标靶，U型标靶上设置有两列编码点，每列编码点包括至少3个在一条直线上间隔布置的编码点。

3.根据权利要求1所述的一种具有相机运动校正和参考系构建的立体DIC方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

首先，利用Otsu算法计算参考图像中编码点灰度梯度阈值，接着，将参考图像中灰度梯度大于编码点灰度梯度阈值的像素点记为椭圆的环状边缘邻域点，然后，将所有环状边缘邻域点代入基于对偶二次曲线的目标方程中，再通过加权最小二乘算法计算基于对偶二次曲线的目标方程，获得各个椭圆的参数，进而确定各个椭圆的圆心并作为各个编码点的圆心；最后，基于各个编码点的圆心，利用图像处理算法对各个编码点进行图像解码，获得各个编码点的编码，实现定位图像中的各个编码点。

4.根据权利要求1所述的一种具有相机运动校正和参考系构建的立体DIC方法，其特征在于，所述步骤3具体为：

3.1)利用立体相机的内参和外参对编码点的像素坐标进行坐标转换，获得编码点在世界坐标系的3D坐标；

3.2)基于编码点在世界坐标系的3D坐标构建参考坐标系，获得编码点在参考坐标系的3D坐标；

3.3)基于编码点在世界坐标系和在参考坐标系的3D坐标，通过欧式变换计算获得世界坐标系与参考坐标系之间的变换矩阵。

5.根据权利要求4所述的一种具有相机运动校正和参考系构建的立体DIC方法，其特征在于，所述3.3)具体为：

首先，由至少3个编码点在世界坐标系的3D坐标组成第一坐标点集A，确定第一坐标点集A的质心，由至少3个编码点在参考坐标系的3D坐标组成第二坐标点集B，确定第二坐标点集B的质心；接着将第一坐标点集A与第一坐标点集A的质心相减后获得第一去质心点集，将第二坐标点集B与第二坐标点集B的质心相减后获得第二去质心点集，再将第一去质心点集和第二去质心点集相乘后获得协方差矩阵C，最后利用基于奇异值分解方法分解协方差矩阵C后，获得最佳旋转矩阵R_{W_r}，进而获得最佳平移向量t_{W_r}，由最佳旋转矩阵R_{W_r}和最佳平移向量t_{W_r}组成世界坐标系与参考坐标系之间的变换矩阵。