【技术实现步骤摘要】
一种可变视轴视觉测量系统及方法
本专利技术涉及视觉测量领域，尤其是涉及一种可变视轴视觉测量系统及方法。
技术介绍
视觉测量技术具有非接触、高精度、实时性强和信息丰富等原理性优势，在自动导航、医疗诊断、军事侦察以及人机交互等领域应用广泛。尤其是在先进装备制造领域，视觉测量能为工业现场的流水线加工、自动化装配、产品质量检测等环节提供重要的辅助和引导作用。传统的单目视觉测量方法依赖先验信息和外加约束，通常适用于平面目标的缺陷检测或方位测量；双目或多目视觉测量方法存在测量范围与测量精度相互制约的问题，而且其较为复杂的系统组成难以满足紧凑性和低成本的设计要求；结构光视觉测量方法采用相机与投影仪组合的方案，主要面临着布置形式和测量范围受限的问题。针对传统视觉测量方法的局限性，国内外学者提出在相机前方附加特定的光学元件的可变视轴视觉测量方法，即通过附加光学元件的光线偏转作用改变相机的成像视轴指向，使相机在多种视轴指向下采集目标图像，再利用不同视角的图像信息解算目标的三维坐标。现有可变视轴视觉测量方法引入的附加光学元件包括平面反射镜(参见:邾继贵,等.单摄像机虚拟立体视觉测量技术...
【技术保护点】
1.一种可变视轴视觉测量系统，包括基座，其特征在于，还包括相机、旋转棱镜装置和计算机，所述计算机分别与相机、旋转棱镜装置连接；所述相机通过相机调节机构设置在基座上，所述旋转棱镜装置固定在基座上并与相机在轴线方向上对准，并且相机的成像平面和旋转棱镜装置的棱镜平面保持平行关系；所述旋转棱镜装置包括可全周旋转的棱镜。
【技术特征摘要】
1.一种可变视轴视觉测量系统，包括基座，其特征在于，还包括相机、旋转棱镜装置和计算机，所述计算机分别与相机、旋转棱镜装置连接；所述相机通过相机调节机构设置在基座上，所述旋转棱镜装置固定在基座上并与相机在轴线方向上对准，并且相机的成像平面和旋转棱镜装置的棱镜平面保持平行关系；所述旋转棱镜装置包括可全周旋转的棱镜。2.根据权利要求1所述的一种可变视轴视觉测量系统，其特征在于，所述旋转棱镜装置还包括驱动机构和支撑结构，所述棱镜安装在支撑结构的内部并通过驱动机构实现全周旋转运动。3.一种使用权利要求1和2任一所述的可变视轴视觉测量系统的可变视轴视觉测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、标定测量系统的关键参数：建立相机坐标系、棱镜坐标系和世界坐标系，标定相机和棱镜，改变相机的三维位置和姿态角度，直至相机的光轴与旋转棱镜装置的光轴处在相同高度且完全平行；S2、采集不同视角的目标图像序列：控制旋转棱镜装置使棱镜依次旋转至若干个指定转角位置，相机分别在由棱镜旋转产生的各个视轴指向状态下采集包含目标信息的目标图像序列；S3、定位目标图像序列的重合区域：确定任意两种视轴指向下采集的目标图像之间的坐标转换关系，计算每幅目标图像的边界像点在其他目图像坐标系的图像坐标，再对所有目标图像的边界像点所构成的区域进行交集处理，得到目标图像序列的重合区域位置；S4、建立目标图像序列的极线约束：将测量系统等效为绕其轴线方向旋转的虚拟相机，利用棱镜任意两种转角对应的虚拟相机位姿关系，计算得到相机在任意两种转角对应的视轴指向下采集到的目标图像之间的极线约束；S5、匹配目标图像序列的同名像点：利用特征检测算法从某特定视角的目标图像中提取感兴趣特征的像素坐标，在结合步骤S3所得的重合区域和步骤S4所得的极线约束的基础上，利用模板匹配算法寻找其他目标图像内的同名像点；S6、解算感兴趣特征的三维坐标值：利用目标图像序列内相互匹配的同名像点及其对应的棱镜转角，确定目标成像光路的逆向追迹方向和目标成像光路与棱镜楔面的交点位置，结合目标成像光路的传播方向及其与棱镜楔面的交点位置，确定经过目标点的一系列空间直线，得到目标点的世界坐标。4.根据权利要求3所述的一种可变视轴视觉测量方法，其特征在于，所述步骤S1中相机坐标系为OC-XCYCZC，其原点OC为相机的光心，ZC轴与相机的光轴方向重合，XC轴和YC轴均与ZC轴正交，且分别沿相机成像传感器的行扫描方向和列扫描方向；所述棱镜坐标系为OP-XPYPZP，其原点OP位于棱镜的平面侧中心，ZP轴与旋转棱镜的光轴方向重合，XPOPZP平面与棱镜主截面重合，且XP轴的正方向从主截面厚端指向薄端，YP轴同时与XP轴和ZP轴正交；所述世界坐标系与相机坐标系完全重合。5.根据权利要求3所述的一种可变视轴视觉测量方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：S31、依次计算各种视轴指向状态对应的俯仰角和方位角；S32、利用所述俯仰角和方位角，计算得到来自目标的投影光线与经过棱镜偏转后进入相机视场的成像光线在棱镜转角处产生的旋转变换关系；S33、确定...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。