一种双目立体匹配三维测量方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种双目立体匹配三维测量方法、系统和存储介质，所述方法先获取待测量物体左右视图的绝对相位图，然后在左右视图中分别建立搜索框或待匹配框，待匹配框沿极线进行滑动查找，对搜索框和待匹配框进行边缘检测，若检测到匹配点为边缘点，则下一个匹配点开始进行全局搜索；找到匹配点的全部可信点后，下一个匹配点从其上一个匹配点的所有可信点中的最后一个点开始进行局部搜索，获取全部可信点，最后进行像素点匹配完成待测量物体的重建和测量；本发明专利技术的方法避免物体形状不一时获取的相位信息在边缘解相产生的误差，提高测量精度，操作简单，抗干扰性强，有着显著实际应用价值。用价值。用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种双目立体匹配三维测量方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及一种双目立体匹配三维测量方法，属于光学测量


技术介绍

[0002]近些年来，随着社会不断发展和工业生产水平不断提高，自动化行业通对物体进行三维测量和检查提出更高要求，而三维视觉成像技术作为计算机视觉的一个重要分支，其高效率和高精度能够满足自动化生产产测需求。结构光三维测量技术具备成本低、精度高、易于实现并具备非接触等多方面优势，在工业检测与生产具有广泛发展空间和实际应用价值。
[0003]专利“双目立体视觉三维测量方法及系统、服务器及存储介质”（CN110567398A）通过左右相机拍摄投影至待测物体表面发生形变的条纹图像，将左右图像上对应点的绝对相位差作为匹配代价，进行双目立体匹配，获得匹配视差图，根据视差原理，从视差图中恢复物体的三维形貌信息；虽然能够获取变形条纹的绝对相位进而恢复三维形貌，但未对出错的相位信息和边缘相位信息进行检查，在弱纹理的情况下会极大地影响测量精度，同时对于物体的边缘重建效果较差。
[0004]专利“一种快速相位匹配方法、存储介质和三维测量系统”（CN113074634A）根据相位图上的相位连续分布特性，利用待匹配图的相位梯度和邻近点相位拓扑关系，在极线搜索上进行了优化，能够快速地搜索到位相同名点；但该专利的粗略搜索和精细搜索都基于全图进行，搜索和匹配的时间较高，并且对于物体的边缘匹配效果较低。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种操作简单、抗干扰性强、测量精度高的双目立体匹配三维测量方法，本专利技术的第二目的是提供一种双目立体匹配三维测量系统。
[0006]技术方案：本专利技术所述的双目立体匹配三维测量方法包括如下步骤：（1）获取待测量物体左右视图的绝对相位图，在左右视图中分别建立搜索框或待匹配框；（2）待匹配框沿极线进行滑动查找，选取可信点，匹配的约束关系为搜索框和待匹配框中心绝对相位差；对搜索框和待匹配框进行边缘检测，若检测到匹配点为边缘点，则下一个匹配点开始进行全局搜索；找到匹配点的全部可信点后，下一个匹配点从其上一个匹配点的所有可信点中的最后一个点开始进行局部搜索；（3）对所有可信点进行匹配代价计算和相位插值，获取亚像素匹配点；（4）将左右视图中的像素点进行匹配，完成待测量物体的重建和测量。
[0007]进一步地，步骤（2）中所述对搜索框和待匹配框进行边缘检测的方法为，绝对相位值不大于0的点为边缘点。
[0008]进一步地，步骤（2）中，若所述约束关系不大于阈值，则待匹配框中心点为可信点；若所述约束关系大于阈值，则可信点全部找到，下一个匹配点进行局部搜索。
[0009]进一步地，步骤（1）中获取待测量物体的左右视图，进行立体校正和高斯滤波处理，减小绝对相位的噪声。
[0010]进一步地，步骤（3）的匹配代价计算方法为匹配框和搜索框绝对相位差的平方和，代价最小点为最佳匹配点。
[0011]进一步地，步骤（3）中对最佳匹配点进行相位线性插值。
[0012]进一步地，步骤（4）中通过对匹配后的像素点对进行视差计算并生成深度图完成待测量物体的重建和测量。
[0013]本专利技术所述的双目立体匹配三维测量系统，包括待测量物体、左相机、右相机、投影仪和立体匹配和测量单元；所述左相机和右相机采集经投影仪投射图像后的待测量物体左右视图，投影仪无须进行标定；所述立体匹配和测量单元采集所述左右视图，计算所述左右视图的绝对相位，建立搜索框和待匹配框进行滑动查找，对搜索框和待匹配框进行边缘检测，若检测到匹配点为边缘点，则下一个匹配点开始进行全局搜索；找到匹配点的全部可信点后，下一个匹配点从其上一个匹配点的所有可信点中的最后一个点开始进行局部搜索，获取可信点进行待测量物体的重建和测量。
[0014]有益效果：本专利技术与现有技术相比的优点在于：（1）用双目视觉的方法通过省去投影仪的复杂标定，减小非线性带来的误差，成本低廉、操作简单；（2）对每一个相位点进行过检查，避免物体形状不一时获取的相位信息在边缘解相产生的误差，提高测量精度，抗干扰性强；（3）匹配基元选择用绝对相位代替灰度值进行立体匹配，能更快和准确找到待匹配点；（4）基于绝对相位差的约束条件，进行全局结合局部的搜索，节约搜索的时间和资源，快速找出每一个待匹配点的所有可信点。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的方法流程图。
[0016]图2为本专利技术实施例中的方法流程图。
[0017]图3为本专利技术实施例中的实验结果表。
[0018]图4为本专利技术的系统架构图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0020]如图1和图2所示，所述双目立体匹配三维测量方法，包括如下步骤：（1）获取待测量物体左右视图的绝对相位图，在左右视图中分别建立搜索框或待匹配框，具体为：获取待测量物体的左右视图，经过立体校正的左右视图进行高斯滤波处理来减小绝对相位的噪声，获取左右视图的绝对相位图。本实施例中将左视图作为待匹配图，建立3x3的BOX_L搜索框，在右视图中建立3x3的BOX_R待匹配框；在实际使用中，若以左相机为标定基准，则将左视图作为待匹配图，若以右相机为为标定基准，则将右视图作为待匹配图，搜索框和待匹配框的尺寸也可根据实际需求进行调整。
[0021]（2）搜索框或待匹配框沿极线进行滑动查找，选取可信点，匹配的约束关系为搜索框和待匹配框中心绝对相位差；对搜索框和待匹配框进行边缘检测，若检测到匹配点为边
缘点，则下一个匹配点开始进行全局搜索；找到匹配点的全部可信点后，下一个匹配点从其上一个匹配点的所有可信点中的最后一个点开始进行局部搜索，具体为：将经过上述处理的左右视图绝对相位在同一条极线去搜索匹配，待匹配框依次进行滑动查找，同时利用视差约束关系，使用全局结合局部的方式搜索来加快搜索来提高匹配效率。
[0022]对于视差约束将传统的距离关系用绝对相位差关系代替，传统灰度匹配在某一局部灰度值并非线性关系，只能用像素距离作为约束，即此处的约束关系可以描述为：其中，BOX_L(2,2) 为3x3搜索框的中心绝对相位值，BOX_R(2,2) 为3x3待匹配框的中心绝对相位值，d为绝对相位值之差。
[0023]由于被测物体轮廓处绝对相位信息会存在边缘噪声，为提高整幅图像的匹配准确率，对每一个搜索框和匹配框进行边缘检测，若存在绝对相位值不大于零，认为该点为边缘点或噪声点，下一个点开始使用全局搜索。本实施例中设定视差约束关系的阈值为0.5，若d≤0.5，认为待匹配框中心点即为所找的可信点；由于可信点在一定范围内，当d＞0.5，即认为是可信点全部找到，下一个匹配点减小搜索范围进行局部搜索，从上一个匹配点的所有可信点中的最后一个可信点开始进行搜索。
[0024]（3）对所有可信点进行匹配代价计算获取最佳匹配点，具体为：通过使用误差平方和（SSD）算法对上述步骤找到的可信点进行匹配代价计算，找到代价最小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双目立体匹配三维测量方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）获取待测量物体左右视图的绝对相位图，在左右视图中分别建立搜索框或待匹配框；（2）待匹配框沿极线进行滑动查找，选取可信点，匹配的约束关系为搜索框和待匹配框中心绝对相位差；对搜索框和待匹配框进行边缘检测，若检测到匹配点为边缘点，则下一个匹配点开始进行全局搜索；找到匹配点的全部可信点后，下一个匹配点从其上一个匹配点的所有可信点中的最后一个点开始进行局部搜索；（3）对所有可信点进行匹配代价计算和相位插值，获取亚像素匹配点；（4）将左右视图中的像素点进行匹配，完成待测量物体的重建和测量。2.根据权利要求1所述的双目立体匹配三维测量方法，其特征在于，步骤（2）中所述对搜索框和待匹配框进行边缘检测的方法为，绝对相位值不大于0的点为边缘点。3.根据权利要求1所述的双目立体匹配三维测量方法，其特征在于，步骤（2）中，若所述约束关系不大于阈值，则待匹配框中心点为可信点；若所述约束关系大于阈值，则可信点全部找到，下一个匹配点进行局部搜索。4.根据权利要求1所述的双目立体匹配三维测量方法，其特征在于，步骤（1）中获取待测量物体的左右视图，进行立体校正和高斯滤波处理。5.根据权利要求1所述的双目立体匹配三维测量方法，其特征在于，步骤（3）的匹配代价计算方法为匹配...

【专利技术属性】
技术研发人员：严飞，吴迪，刘佳，于强，祁健，肖雨倩，路长秋，文杰，刘银萍，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：