基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统与方法，旨在解决基于一维参考物的汽车特征点视觉检测问题。基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统主要由线激光器(1)、投线仪套(2)、一维靶标(3)、球形固定架(4)、三角架(5)与摄像机(6)组成。球形固定架(4)由一个表面加工有一组轴线通过球心的圆形通孔的中空铁球和一个表面加工有四个通孔的矩形钢板焊接而成，一维靶标(3)经球形固定架(4)的圆形通孔穿入球形固定架(4)内，与球形固定架(4)过渡配合，球形固定架(4)通过矩形钢板上的四个通孔与地面的地脚螺栓固定连接。提供了一种结构简单、性能可靠的基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统与方法。

Vision Reconstruction System and method of vehicle feature points based on one-dimensional reference object

【技术实现步骤摘要】
基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统与方法
专利技术涉及一种汽车检测设备和检测方法，更具体的说，它是一种基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统与方法。
技术介绍
汽车特征点重建作为交通检测领域重要的环节，在汽车形状位置偏差、轴距差、形貌重建、车型分类、超载超限及非法改装等方面具有重要的应用前景。现有重建技术中基于2D平面的相机标定需要在几个不同方向上显示的平面图案，利用单位正交矩阵的性质建立约束方程，其标定精度受测量距离和采集图像数量的限制；双目视觉的3D测量坐标系中，通过优化三角测量来最小化重建点与地面真值之间的距离误差。由于一维参考物具有理论上参考物的最简维度形式，因此，本申请提供了一种基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统与方法。
技术实现思路
本专利技术针对解决在汽车重建过程中的重建误差问题，提供一种可靠的基于一维参考物的汽车特征点视觉重建方法，利用具有已知距离靶标点的一维靶标3进行摄像机6标定。然后应用交比射影不变量求解摄像机6坐标系下的激光投影点坐标，为汽车形貌重建中的特征点重建问题提供了一种方便、准确、稳定的方案。结合说明书附图，本专利技术采用如下技术方案予以实现：基于五点标识的汽车单目主动视觉形貌重建系统包括有线激光器、投线仪套、一维靶标、球形固定架、三角架与摄像机；摄像机通过底部的螺纹孔与三角架顶部的螺栓螺纹固定连接，线激光器沿投线仪套轴线方向套入投线仪套内，螺栓穿过投线仪套的螺纹孔与线激光器螺纹固定连接，一维靶标沿投线仪套轴方向套入投线仪套内与投线仪套过盈配合，一维靶标经球形固定架的圆形通孔穿入球形固定架内，与球形固定架过渡配合，球形固定架通过矩形钢板上的四个通孔与地面的地脚螺栓固定连接。技术方案中所述的线激光器为可发射激光线的圆柱形零件。技术方案中所述的投线仪套为表面加工有螺纹孔的钢制空心圆柱。技术方案中所述的一维靶标由一表面加工有螺纹的细长圆柱形钢杆和三个中心加工有螺纹通孔的球形铁珠组成。技术方案中所述的球形固定架由一个表面加工有一组轴线通过球心的圆形通孔的中空铁球和一个表面加工有四个通孔的矩形钢板焊接而成。技术方案中所述的三角架放置在水平地面上。技术方案中所述的摄像机为带有滤光片的工业相机，滤光片的带通与线激光器的波长一致。基于一维参考物的汽车特征点视觉重建方法的具体步骤如下：第一步：基于一维参考物的汽车特征点视觉重建方法的图像采集：将重建系统放置在水平地面上，待测汽车停放于摄像机可视范围内，一维靶标通过与球形固定架上不同孔配合可固定在不同位置，打开线激光器并向汽车投射线激光，摄像机采集多幅一维靶标及其车身投影点的图像；第二步：基于一维参考物的汽车特征点视觉重建方法的摄像机标定：一维靶标及其上已知距离的共线点被投影到2D图像平面，移动一维靶标≥6个位置，根据张正友的一维标定方法，由靶标上三个共线点的世界坐标A、B、C及其图像投影坐标即可完成摄像机的标定，求得内参数K；第三步：基于一维参考物的汽车特征点视觉重建方法的车身激光点投影重建：根据提取的图像坐标，一维靶标上A、B、C及激光线与车身交点D的图像点a、b、c、d的交比为由于交比在射影变换中保持不变，点A、B、C、D的交比为Cross(A，C，B，D)＝Cross(a，c，b，d)同时，点的交比还可以表示为上式中的|CD|为|CD|＝|CB|+|BD|综合上三式可以得到由于线激光器与一维靶标共线，因此激光线的方向为则向量BD为BD＝α|BD|由上三式可以得到激光交线点D在摄像机坐标系下的三维坐标由矢量OCD表示，OC为球形固定架的球心，即OCD＝OCB+BD综合上两式可得通过上式可得激光投影点即车身特征点D在摄像机坐标系下的坐标；在汽车形貌重建与检测过程中，第三步是循环进行的步骤。通过在摄像机视野范围内移动一维靶标在球形固定架上的位置，即可获得其他位置的激光线与汽车车身的激光交线点，从而确定在摄像机坐标系下汽车与激光线交点的坐标，完成基于一维参考物的汽车特征点视觉重建。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术采用了基于一维参考物的汽车特征点重建方法。采用一维靶标3对特征点进行重建，不仅避免了采用二维、三维靶标等方式装置复杂的问题，而且一维参考物具有更好的抗噪性，可以实现对汽车形貌特征点较高精度的三维重建。2.本专利技术采用一维靶标3进行特征点重建，相对于二维靶标和三维靶标，高精度一维靶标3加工制造容易，维护简单，更适用于汽车等大尺寸测量重建的现场标定。3.本系统设计了一维靶标3和线激光器1的组合结构，并构造了相应的球形固定架4实现了一维靶标3的共心定位。4.一维靶标3上的已知点及车身激光投影点应用了交比不变性质。采用向量形式表示共线点间的运算关系建立了车身特征点解算模型，最终实现对目标特征点的三维重建，为视觉检测领域提供了一种新的方便、可靠的特征点重建方案。附图说明图1是基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统的轴测图；图2是基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统中线激光器1的轴测图；图3是基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统中投线仪套2的轴测图；图4是基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统中一维靶标3的轴测图；图5是基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统中球形固定架4的轴测图；图6是基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统中三角架5的轴测图；图7是基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统中摄像机6的轴测图；图8是基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统中重建过程的流程图；图中：1.线激光器，2.投线仪套，3.一维靶标，4.球形固定架，5.三角架，6.摄像机。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述：参阅图1至图7，基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统包括有线激光器1、投线仪套2、一维靶标3、球形固定架4、三角架5与摄像机6；三角架5放置在水平地面上，摄像机6通过底部的螺纹孔与三角架5顶部的螺栓螺纹固定连接，线激光器1为可发射激光线的圆柱形零件，摄像机6为带有滤光片的工业相机，滤光片的带通与线激光器1的波长一致，投线仪套2为表面加工有螺纹孔的钢制空心圆柱，线激光器1沿投线仪套2轴线方向套入投线仪套2内，螺栓穿过投线仪套2的螺纹孔与线激光器1螺纹固定连接，一维靶标3由一表面加工有螺纹的细长圆柱形钢杆和三个中心加工有螺纹通孔的球形铁珠组成，一维靶标3沿投线仪套2轴方向套入投线仪套2内与投线仪套2过盈配合，球形固定架4由一个表面加工有一组轴线通过球心的圆形通孔的中空铁球和一个表面加工有四个通孔的矩形钢板焊接而成，一维靶标3经球形固定架4的圆形通孔穿入球形固定架4内，与球形固定架4过渡配合，球形固定架4通过矩形钢板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统，其特征在于，所述的基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统包括有线激光器(1)、投线仪套(2)、一维靶标(3)、球形固定架(4)、三角架(5)与摄像机(6)；/n摄像机(6)通过底部的螺纹孔与三角架(5)顶部的螺栓螺纹固定连接，线激光器(1)沿投线仪套(2)轴线方向套入投线仪套(2)内，螺栓穿过投线仪套(2)的螺纹孔与线激光器(1)螺纹固定连接，一维靶标(3)沿投线仪套(2)轴方向套入投线仪套(2)内与投线仪套(2)过盈配合，一维靶标(3)经球形固定架(4)的圆形通孔穿入球形固定架(4)内，与球形固定架(4)过渡配合，球形固定架(4)通过矩形钢板上的四个通孔与地面的地脚螺栓固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统，其特征在于，所述的基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统包括有线激光器(1)、投线仪套(2)、一维靶标(3)、球形固定架(4)、三角架(5)与摄像机(6)；
摄像机(6)通过底部的螺纹孔与三角架(5)顶部的螺栓螺纹固定连接，线激光器(1)沿投线仪套(2)轴线方向套入投线仪套(2)内，螺栓穿过投线仪套(2)的螺纹孔与线激光器(1)螺纹固定连接，一维靶标(3)沿投线仪套(2)轴方向套入投线仪套(2)内与投线仪套(2)过盈配合，一维靶标(3)经球形固定架(4)的圆形通孔穿入球形固定架(4)内，与球形固定架(4)过渡配合，球形固定架(4)通过矩形钢板上的四个通孔与地面的地脚螺栓固定连接。


2.按照权利要求1所述的基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统，其特征在于所述的线激光器(1)为可发射激光线的圆柱形零件。


3.按照权利要求1所述的基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统，其特征在于所述的投线仪套(2)为表面加工有螺纹孔的钢制空心圆柱。


4.按照权利要求1所述的基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统，其特征在于所述的一维靶标(3)由一表面加工有螺纹的细长圆柱形钢杆和三个中心加工有螺纹通孔的球形铁珠组成。


5.按照权利要求1所述的基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统，其特征在于所述的球形固定架(4)由一个表面加工有一组轴线通过球心的圆形通孔的中空铁球和一个表面加工有四个通孔的矩形钢板焊接而成。


6.按照权利要求1所述的基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统，其特征在于所述的三角架(5)放置在水平地面上。


7.按照权利要求1所述的基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统，其特征在于所述的摄像机(6)为带有滤光片的工业相机，滤光片的带通与线激光器(1)的波长一致。


8.按照权利要求1至7所述的基于一维参考物的汽车特征点视觉重建系统的重建方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步：基于一维参考物的汽车...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐观，沈慧，陈熔，苏建，张立斌，刘玉梅，戴建国，单红梅，林慧英，李晓韬，陈芳，朱尧平，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22