【技术实现步骤摘要】
针对室外弱纹理目标的三维重建方法、设备及存储设备
本专利技术涉及三维重建
,尤其涉及一种针对室外弱纹理目标的三维重建方法、设备及存储设备。
技术介绍
三维重建是通过各类传感器获取目标表面的位置和颜色信息,生成目标的三维模型,并用于目标识别、尺寸测量和逆向工程等。目前,该技术已广泛应用于医疗系统,自主导航,航空遥感测量,工业自动化等多个领域。由于通过视觉的方式进行三维重建具有非接触、精度高、速度快的优点,而成为目前常用的三维重建方法。另一方面,随着智能电网的不断发展,带电作业机器人技术逐渐兴起,其中的一项关键技术需求便是要实现变电站中金具、绝缘子等弱纹理目标的三维重建工作,用于实现目标识别、空间定位,进而完成机器人带电检修作业。现有的基于视觉的三维重建方式可分为两种,基于主动视觉的三维重建方法和基于被动视觉的三维重建方法。其中,基于主动视觉的三维重建方法有结构光法、飞行时间(TOF)法等,主要使用相机捕获目标返回的人工光源特征信息,实现目标彩色和深度信息的获取,因此具有受环境光照影响大的缺点,不能在室外强光下使用;基于被动视觉的三维重建方法,一般以单个或双目相机为硬件基础,通过使用SURF等特征提取算子分析图像中目标表面的特征信息,之后利用三角测距原理实现目标深度信息的获取,因此对特征少目标(如墙面)的三维重建效果较差。现有的三维重建方法可分为主动式和被动式两种。基于主动视觉的三维重建方法通过人工投射的结构光进行三维重建,因此具有容易被太阳光干扰的缺点,不适合室外使用;基于被动视觉的三维重建方法常 ...
【技术保护点】
1.一种针对室外弱纹理目标的三维重建方法,应用于三维重建系统中;所述三维重建系统包括:双目相机和计算机;其特征在于:所述三维重建系统还包括:线激光发生器和电机:/n双目相机、线激光发生器和电机分别与计算机电性连接;线激光发生器设置于双目相机的左相机和右相机的中间位置;激光发生器安装在电机的转轴上,且朝向目标设置,通过电机转动带动线激光发生器旋转;/n所述一种针对室外弱纹理目标的三维重建方法,具体包括如下步骤:/nS101:根据张正友标定法,利用棋盘格进行双目相机的标定,求取双目相机的内外参数;/nS102:电机和线激光发生器同时工作,对目标表面进行激光扫描;双目相机采集多帧包含线激光信息的目标图像;包括左相机采集的左相机图像和右相机采集的右相机图像;/nS103:使用帧差法完成目标图像中背景信息的过滤和线激光的提取;/nS104:使用灰度重心法对提取到的线激光进行亚像素级别定位;/nS105:根据极线约束原则和顺序约束原则,进行左相机图像和右相机图像中线激光的立体匹配,生成视差图;/nS106:根据双目视觉原理,使用三角测距法完成目标的三维重建。/n
【技术特征摘要】
1.一种针对室外弱纹理目标的三维重建方法,应用于三维重建系统中;所述三维重建系统包括:双目相机和计算机;其特征在于:所述三维重建系统还包括:线激光发生器和电机:
双目相机、线激光发生器和电机分别与计算机电性连接;线激光发生器设置于双目相机的左相机和右相机的中间位置;激光发生器安装在电机的转轴上,且朝向目标设置,通过电机转动带动线激光发生器旋转;
所述一种针对室外弱纹理目标的三维重建方法,具体包括如下步骤:
S101:根据张正友标定法,利用棋盘格进行双目相机的标定,求取双目相机的内外参数;
S102:电机和线激光发生器同时工作,对目标表面进行激光扫描;双目相机采集多帧包含线激光信息的目标图像;包括左相机采集的左相机图像和右相机采集的右相机图像;
S103:使用帧差法完成目标图像中背景信息的过滤和线激光的提取;
S104:使用灰度重心法对提取到的线激光进行亚像素级别定位;
S105:根据极线约束原则和顺序约束原则,进行左相机图像和右相机图像中线激光的立体匹配,生成视差图;
S106:根据双目视觉原理,使用三角测距法完成目标的三维重建。
2.如权利要求1所述的一种针对室外弱纹理目标的三维重建方法,其特征在于:步骤S101中,利用双目相机在不同方向,不同距离下采集棋盘格的多张照片,之后根据张正友标定法进行双目相机标定,计算出双目相机的内外参数。
3.如权利要求1所述的一种针对室外弱纹理目标的三维重建方法,其特征在于:步骤S103中,使用帧差法完成目标图像中背景信息的过滤和线激光的提取;包括:对左相机采集的左相机图像采用帧差法提取线激光:
S201:电机带动线激光移动到一个位置时,左相机采集一张图像,设为前一帧图像M0;之后线激光移动到另一个位置,左相机另外一张图像,设为后一帧图像M1;
S202:分别用图像M1各个位置的像素值减去图像M0对应位置的像素值,得到结果Value;
当Value小于零时,将图像M1对应位置的像素值置零;否则,将图像M1对应位置的像素值赋值为Value;
S203:对图像M0和图像M1上所有的像素点进行完整的遍历后,最终输出的图像M1即为帧差法结果。
4.如权利要求1所述的一种针对室外弱纹理目标的三维重建方法,其特征在于:步骤S104中,使用灰...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈鑫,简旭,刘振焘,贺文朋,龚旋,张浩阳,
申请(专利权)人:中国地质大学武汉,
类型:发明
国别省市:湖北;42
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