[发明专利]一种基于数字散斑的远心显微双目立体视觉测量方法

摘要

本发明公开了一种基于数字散斑的远心显微双目立体视觉测量方法，包括以下步骤：1)搭建远心显微双目立体视觉测量平台2)对测量平台进行标定，确定左、右远心相机的内外参数及相对位置关系；3)通过投影仪在微小物体表面投射数字散斑图案；4)利用左、右远心相机同时拍摄表面覆盖有散斑图案的待测微小物体，采集左散斑图像和右散斑图像；5)对左散斑图像和右散斑图像进行图像匹配，获取左散斑图像和右散斑图像中对应点的匹配关系，根据左、右远心相机的内外参数、相对位置关系获得微小物体的三维点云数据；6)根据三维点云数据重建微小物体的三维形貌，获取待测微小物体三维尺寸信息。本发明具有测量速度快，测量精度高等优点。

主权项

1.一种基于数字散斑的远心显微双目立体视觉测量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)搭建远心显微双目立体视觉测量平台，该平台包括均由远心物镜和CCD图像传感器组成的左、右远心相机以及用于投影数字散斑的投影仪；(2)对所述远心显微双目立体视觉测量平台进行标定，利用所述左、右远心相机同时拍摄网格式平面标定板，获取两个标定板图像，提取所述两个标定板图像中的特征点，根据特征点在像素坐标系和世界坐标系中的对应关系，确定左、右远心相机的内外参数及左、右远心相机的相对位置关系；(3)通过所述投影仪在待测微小物体表面投射计算机产生的随机数字散斑图案，调整投影仪与待测微小物体的相对位置，保证待测微小物体表面覆盖有清晰的散斑图案；(4)利用远心显微双目立体视觉测量平台的左、右远心相机同时拍摄经步骤(3)后表面覆盖有散斑图案的待测微小物体，采集待测微小物体在两个不同方位上的图像，分别记为左散斑图像和右散斑图像；(5)对步骤(4)中左、右远心相机同一时刻采集的左散斑图像和右散斑图像进行图像匹配，获取左散斑图像和右散斑图像中对应点的匹配关系，然后根据步骤(2)中得到的左、右远心相机的内外参数和左、右远心相机的相对位置关系，计算得到待测微小物体的三维点云数据，具体包括如下步骤：(5.1)选取左散斑图像中一个像素点P_l(x_l0,y_l0)，以点P_l为中心选取边长为2n+1的方形子集，其中n为正整数；令子集中像素点坐标为(x_li,y_li)，得到左散斑图像中子集匹配模板其中，I(x_li,y_li)为像素点坐标(x_li,y_li)处的灰度值，I_lm为左散斑图像子集中像素点灰度均值，i表示子集中某一个像素点，取值为[1，2n]；(5.2)在左散斑图像像素点P_l对应的右散斑图像中外极线l_r上选取一个像素点P_r(x_r0,y_r0)，以点P_r为中心选取与左散斑图像中子集边长相同的方形子集；令子集中像素点坐标为(x_ri,y_ri)，得到右散斑图像中子集匹配模板其中，I(x_ri,y_ri)为像素点坐标(x_ri,y_ri)处的灰度值，I_rm为右散斑图像子集中像素点灰度均值，(5.3)对右散斑图像子集匹配模板G_i进行修正，获得修正后的右散斑图像子集匹配模板G_i'＝aG_i+b，其中，(5.4)定义模板匹配优化目标函数当目标函数φ²取最小值时，确定右散斑图像中的点P_r为左散斑图像中点P_l匹配对应点；(5.5)改变左散斑图像中像素点Pl的位置，重复执行上述步骤(5.1)至(5.4)，得出左散斑图像与右散斑图像中所有的匹配对应点；(5.6)根据步骤(2)中得到的左右远心相机的内外参数和左右远心相机的相对位置关系，以及步骤(5.5)获取的所有匹配对应点，计算得到待测微小物体的三维点云数据；(6)根据步骤(5)中得到的待测微小物体的三维点云数据重建出待测微小物体的三维形貌，获取待测微小物体的三维尺寸信息。