【技术实现步骤摘要】
一种无需主动视觉标记的自拼接表面点云测量方法
本专利技术属于视觉测量的
具体涉及一种无需主动视觉标记的自拼接表面点云测量方法。
技术介绍
结构光测量方法由于其高精度、非接触、成本低等优点而广泛地用于物体表面点云测量中。典型的结构光测量系统由计算机、工业相机和投影仪组成，相机与投影仪需要固定在一起保证其相对位姿不变。在实际测量之前，需要对系统进行标定，以通过结构光图像中的编码信息来建立投影仪和相机图像平面之间的匹配关系。在测量过程中，相机捕获由投影仪投出经物体表面调制的结构光图像，而计算机则将捕获的图像解码并解算得到稠密的三维点云。在物体的实际测量过程中，由于相机和投影仪视场的限制、物体本身的遮挡等原因，普通的结构光测量系统的单次测量通常只能获取物体表面的局部点云。因此，需要围绕物体移动结构光测量系统进行多次测量，移动过程中需确保相机和投影仪相对位姿不变。但是，这样每次测量的数据都在不同的坐标系下，为了得到完整的表面三维形状，需要将这些局部的测量数据拼接到一个统一的坐标系中。目前针对点云的拼接问题有大量...
【技术保护点】
1.一种无需主动视觉标记的自拼接表面点云测量方法，其特征是：包括以下步骤：/n步骤一、准备一个可以独立自由移动并能对被测物体投射结构光的投影仪、一个可以独立自由移动并对被测物体拍摄图像的工业相机以及一台计算机，所述的投影仪能投出包裹有编码信息的结构光，所述计算机用于控制投影仪投影、相机拍摄以及三维点云测量所需的分析与计算；标定相机和投影仪的内参数，其中投影仪和相机都采用基于透视投影的内参数模型；/n步骤二、调整被测物体、投影仪和相机之间的相对位置和姿态，使物体的待测表面位于投影仪和相机的公共视场内；/n步骤三、保持被测物体、投影仪和相机三者之间的相对位姿不动，投影仪投影一组...
【技术特征摘要】
1.一种无需主动视觉标记的自拼接表面点云测量方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤一、准备一个可以独立自由移动并能对被测物体投射结构光的投影仪、一个可以独立自由移动并对被测物体拍摄图像的工业相机以及一台计算机，所述的投影仪能投出包裹有编码信息的结构光，所述计算机用于控制投影仪投影、相机拍摄以及三维点云测量所需的分析与计算；标定相机和投影仪的内参数，其中投影仪和相机都采用基于透视投影的内参数模型；
步骤二、调整被测物体、投影仪和相机之间的相对位置和姿态，使物体的待测表面位于投影仪和相机的公共视场内；
步骤三、保持被测物体、投影仪和相机三者之间的相对位姿不动，投影仪投影一组结构光图像集P到被测物体表面，投射每幅结构光到被测物体表面的同时相机拍摄一幅经物体表面调制的结构光场图像，加入到物体结构光图像集S中，并判断S是否包含物体的完整表面，若否则执行步骤四，若是则执行步骤五；
步骤四、保持被测物体位姿不变，并保持相机和投影仪二者中的任意一个的位姿不变，灵活改变相机和投影仪二者中的另外一个的位姿，相对位姿改变后的相机和投影仪应有助于扩大被测量区域且保证二者之间仍然具有共同的视场，然后返回步骤三；
步骤五、将物体结构光图像集S中所有图像进行解码得到每个像素对应的编码信息，对于固定投影仪位姿、相机移动拍摄的物体表面调制结构光图像组，根据调制结构光图像组编码信息进行相机图像像素与投影仪图像像素之间的匹配，对于相机固定而投影仪位置改变的物体表面调制结构光图像组，直接将投影仪位置改变前和投影仪位置改变后相机拍摄的二组调制结构光图像的同位置像素进行匹配，进而构建所有位姿下相机和投影仪对应图像之间的空间几何约束关系。
步骤六、建立统一坐标系，通过运动恢复结构的框架，解算出相机和投影仪在统一坐标系中的所有位姿；
步骤七、通过稠密的像素匹配对和相机、投影仪所有视角的位姿在统一坐标系中重建出被测物体表面完整的点云数据；
步骤八、将事先标定的相机内参、投影仪内参以及计算得到的所有位姿参数和空间点的三维坐标作为优化变量，利用光束平差整体优化，并根据优化后的参数最终重建出被测物体完整的点云数据。
2.根据权利要求1所述的一种无需主动视觉标记的自拼接表面点云测量方法，其特征是：步骤五中，构建所有位姿下相机和...
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