一种基于空间点云的三维曲面距离测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于空间点云的三维曲面距离测量方法及系统。该方法包括：获取双目相机采集线结构光对目标表面进行投影所得的结构光条纹图像；基于所述结构光条纹图像，根据立体视觉视差原理获得建立在双目系统坐标系下的目标表面的三维空间点云；根据所述三维空间点云，采用基于PCL的k‑d tree近邻搜索法寻找目标表面待测量两点之间最短曲面距离的空间点云路径；基于待测量两点之间最短曲面距离的空间点云路径，确定所述待测量两点之间的最短曲面距离。本发明专利技术实现了对物体表面任意两点曲面距离的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间点云的三维曲面距离测量方法及系统
本专利技术涉及视觉测量
，特别是涉及一种基于空间点云的三维曲面距离测量方法及系统。
技术介绍
在高新技术飞速发展的背景下，测量领域朝着非接触测量的方向发展，机器视觉测量技术是利用机器视觉代替传统的人工视觉来对目标进行测量的一种现代非接触测量技术。在检测被测对象时，将被检测对象的图像作为研究和分析的对象，以获取被检测对象的信息。其目的是通过利用各类机器视觉测量技术对图像进行分析处理，提取目标对象的尺寸大小、外形、空间位置等信息。但是，现有的机器视觉测量方法仅能测量空间直线距离，不能测量空间曲线距离。而且，现有的三维扫描方法往往需要设计传送带带动被扫描目标运动来完成线结构光的扫描，或是设计平滑导轨对线结构光进行一维运动控制来完成对物体表面的扫描，上述方法不仅占用空间大，而且传送带或导轨的震动和速度变化等容易引入误差，影响测量精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于空间点云的三维曲面距离测量方法及系统。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空间点云的三维曲面距离测量方法，其特征在于，包括：/n获取双目相机采集线结构光对目标表面进行投影所得的结构光条纹图像；/n基于所述结构光条纹图像，根据立体视觉视差原理获得建立在双目系统坐标系下的目标表面的三维空间点云；/n根据所述三维空间点云，采用基于点云库的k-dtree近邻搜索法寻找目标表面待测量两点之间最短曲面距离的空间点云路径；/n基于待测量两点之间最短曲面距离的空间点云路径，确定所述待测量两点之间的最短曲面距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于空间点云的三维曲面距离测量方法，其特征在于，包括：
获取双目相机采集线结构光对目标表面进行投影所得的结构光条纹图像；
基于所述结构光条纹图像，根据立体视觉视差原理获得建立在双目系统坐标系下的目标表面的三维空间点云；
根据所述三维空间点云，采用基于点云库的k-dtree近邻搜索法寻找目标表面待测量两点之间最短曲面距离的空间点云路径；
基于待测量两点之间最短曲面距离的空间点云路径，确定所述待测量两点之间的最短曲面距离。


2.根据权利要求1所述的基于空间点云的三维曲面距离测量方法，其特征在于，所述方法还包括：
控制搭载着线结构光发射器的舵机旋转，以带动线结构光发射器发出的线结构光对目标表面进行扫描。


3.根据权利要求1所述的基于空间点云的三维曲面距离测量方法，其特征在于，所述基于所述结构光条纹图像，根据立体视觉视差原理获得建立在双目系统坐标系下的目标表面的三维空间点云，具体包括：
从所述结构光条纹图像中提取结构光条纹，并利用基于Hessian的Steger算法进行光条中心的定位；
对双目相机中两个摄像头采集到的同幅图像的光条中心的定位结果进行立体匹配，得到目标表面上各点在左右图像中的坐标(xl,yl)和(xr,yr)；
根据计算目标表面各投影位置的实际三维点坐标(x,y,z)，其中，b为相机焦距，f为基线距离。


4.根据权利要求1所述的基于空间点云的三维曲面距离测量方法，其特征在于，所述根据所述三维空间点云，采用基于PCL的k-dtree近邻搜索法寻找目标表面待测量两点之间最短曲面距离的空间点云路径，具体包括：
a：设定k-dtree搜索半径r；
b：通过k-dtree搜索点A半径r内的近邻点云，得到点云s；
c：计算点云s中每个点与点A、点B的相对位置关系，对点云s中每个点进行第一筛查操作，得到点云s1；其中，所述第一筛查操作为：当时，在点云s中保留点P，并根据计算点P与点A的欧式距离，保存路径path(P)＝{P}，其中，点P为点云s中任一点；当时，将点P从点云s中删除，得到的新点云集合即为点云s1；
d：不重复地依次从点云s1中抽取每个点，对于点云s1中每个点P均通过k-dtree搜索点P半径r内的近邻点云Pr，计算点云Pr中每个点与点A、点B的相对位置关系，并对点云Pr中每个点进行第二筛查操作，得到点云s2；其中，所述第二筛查操作为：当时，为由A点指向Q点的三维空间向量，为由A点指向B点的三维空间向量，表示与的内积，将点Q不重复的加入点云s2，并根据计算点Q与点A之间的最短曲面距离d(Q)，判断d(Q)是否没有赋值，或判断d(Q)当前值是否小于如果是，则更新d(Q)和path(Q)，path(Q)＝{path(P)，Q}，保存路径path(Q)，其中，点Q为点云Pr中某一点，去除点云s2中同时存在于点云s中的点，将s2中剩下的点云作为新的点云s，同时清空点云s2，跳转至步骤c，直至d(B)以及path(B)被赋值时停止，path(B)即为待测量点A和B之间最短曲面距离的空间点云路径。


5.根据权利要求1-4任一项所述的基于空间点云的三维曲面距离测量方法，其特征在于，所述基于待测量两点之间最短曲面距离的空间点云路径，确定所述待测量两点之间的最短曲面距离，具体包括：
对待测量两点之间最短曲面距离的空间点云路径进行曲线拟合，得到拟合曲线；
基于所述拟合曲线，计算得到待测量两点之间的最短曲面距离。


6.一种基于空...

【专利技术属性】
技术研发人员：林冬云，李政锋，彭侠夫，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35