本发明专利技术公开了工业内窥镜视场范围调整方法及系统，涉及内窥镜调整技术领域，图像处理模块对内窥镜拍摄检测板获取的单帧标定板图像，虚拟标定模块基于单帧标定板图像对内窥镜的左右相机进行虚拟标定，立体标定模块基于单帧标定板图像以及虚拟标定信息对内窥镜的左右相机进行立体标定，相机分析模块采集内窥镜相机的内部参数，通过内部参数分析相机状态，当相机状况支持运行时，启动图像采集模块，当相机状况不支持运行时，向管理员发出警示信号。该调整系统在使用前对内窥镜的左右相机进行优化调整，并在调整后综合分析相机的状态来判断内窥镜是否支持使用，有效提高内窥镜的使用效率以及准确度，保障工件检测时的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及内窥镜调整，具体涉及工业内窥镜视场范围调整方法及系统。
技术介绍
1、内窥镜通常是一种细长的管状工具，配备了摄像头和照明设备，以便能够在狭小或难以进入的空间内获取视觉信息，视场范围调整系统允许用户通过旋转、伸缩或倾斜内窥镜的头部来改变观察角度和范围，一些工业内窥镜视场范围调整系统配备了自动化功能，允许用户通过遥控或计算机界面来控制内窥镜的移动，这提高了操作的精确性和安全性，特别是在危险环境中的应用；
2、工业内窥镜视场范围调整系统是一种用于工业领域的检测和观察设备，它允许操作人员或自动化系统对内窥镜的视场范围进行调整，以满足特定任务或检查需求，这种系统通常用于检查和维护机械设备、管道、容器、管线、电路板、发动机等各种工业设备和结构。
3、现有技术存在以下不足：
4、现有的调整系统在内窥镜进行使用前，对于具有对称设置相机的内窥镜而言，对对称设置的相机无优化调整，且对相机的状况评估判断，从而无法提高内窥镜使用的准确性，并且无法保证内窥镜的稳定使用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供工业内窥镜视场范围调整方法及系统，以解决
技术介绍
中不足。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：工业内窥镜视场范围调整系统，包括图像处理模块、虚拟标定模块、相机分析模块、图像采集模块、立体匹配模块以及三维重建模块：
3、图像处理模块：内窥镜通过拍摄检测板获取单帧标定板图像，对单帧标定板图像进行图像分割和单通道提取；</p>4、虚拟标定模块：基于单帧标定板图像对内窥镜的左右相机进行虚拟标定；
5、立体标定模块：基于单帧标定板图像以及虚拟标定信息对内窥镜的左右相机进行立体标定；
6、相机分析模块：用于采集内窥镜相机的内部参数，内部参数包括旋转矩阵r和平移矩阵t，通过内部参数分析相机状态，当相机状况支持运行时，启动图像采集模块，并向三维重建模块发送相机参数，当相机状况不支持运行时，向管理员发出警示信号；
7、图像采集模块：用于采集被测工件图像，并对工件图像进行图像分割、单通道提取和图像校正处理；
8、立体匹配模块：将工件图像与数据库中的相似图像基于区域匹配进行对应点匹配，并根据匹配的特征点对，计算每个点的视差得到视差图；
9、三维重建模块：使用视差图和相机参数对工件进行三维重建，将像素坐标映射到世界坐标中的三维点云，生成三维模型。
10、优选的，所述相机分析模块采集内窥镜相机的内部参数，内部参数包括内窥镜相机旋转矩阵r相似度以及平移矩阵t相似度；
11、相机分析模块将旋转矩阵r相似度以及平移矩阵t相似度综合计算获取评估系数pgx，表达式为：
12、
13、式中，b(t)为内窥镜两台相机的实时同步率，[tx，ty]为旋转矩阵r相似度cs预警的时段，[ti，tj]为平移矩阵t相似度py预警的时段；
14、若评估系数pgx大于评估阈值，分析内窥镜状态差，不支持使用，若评估系数pgx小于等于评估阈值，分析内窥镜状态好，支持使用。
15、优选的，所述旋转矩阵r相似度计算表达式为：
16、式中，cs为旋转矩阵r相似度，r1·r2表示相机一旋转矩阵向量与相机二旋转矩阵向量的内积，||r1||、||r2||分别为相机一旋转矩阵向量范数与相机二旋转矩阵向量范数。
17、优选的，所述平移矩阵t相似度计算表达式为：
18、式中，py为平移矩阵t相似度，t1·t2表示相机一平移矩阵向量与相机二平移矩阵向量的内积，||t1||、||t2||分别为相机一平移矩阵向量范数与相机二平移矩阵向量范数。
19、优选的，所述旋转矩阵r描述相机坐标系与世界坐标系之间的相对旋转关系，旋转矩阵r通过绕x、y、z三个坐标轴的旋转角度计算，表达式为：
20、对于绕x轴的旋转：
21、
22、对于绕y轴的旋转：
23、
24、对于绕z轴的旋转：
25、
26、其中，θ表示绕相应轴的旋转角度，r_x、r_y、r_z分别为x、y、z三个坐标轴的旋转矩阵r。
27、优选的，平移矩阵t描述相机坐标系的原点相对于世界坐标系的平移关系，使用三维向量表示，表达式为：
28、
29、其中，t_x、t_y和t_z分别表示相机坐标系原点相对于世界坐标系的x、y和z方向上的平移距离。
30、优选的，所述立体标定模块基于单帧标定板图像以及虚拟标定信息对内窥镜的左右相机进行立体标定包括以下步骤：
31、从虚拟标定模块接收已计算的虚拟标定信息，包括左右相机的内部参数、姿态和虚拟标定板的三维坐标信息，以及单帧标定板图像；
32、在单帧标定板图像中提取标定板上的特征点，使用虚拟标定信息中的相机参数，对左右相机的图像特征点进行匹配。
33、本专利技术还提供工业内窥镜视场范围调整方法，所述调整方法包括以下步骤：
34、s1：内窥镜通过拍摄检测板获取单帧标定板图像，并对单帧标定板图像进行图像分割和单通道提取；
35、s2：基于单帧标定板图像对内窥镜的左右相机进行虚拟标定，基于单帧标定板图像以及虚拟标定信息对内窥镜的左右相机进行立体标定；
36、s3：采集端采集内窥镜相机的内部参数，内部参数包括旋转矩阵r和平移矩阵t，通过内部参数分析相机状态，当相机状况不支持运行时，向管理员发出警示信号；
37、s4：当相机状况支持运行时采集被测工件图像，并对工件图像进行图像分割、单通道提取和图像校正处理；
38、s5：将工件图像与数据库中的相似图像基于区域匹配进行对应点匹配，并根据匹配的特征点对，计算每个点的视差得到视差图；
39、s6：使用视差图和相机参数对工件进行三维重建，将像素坐标映射到世界坐标中的三维点云，生成三维模型，从而描述工件的形状和表面。
40、在上述技术方案中，本专利技术提供的技术效果和优点：
41、本专利技术通过图像处理模块对内窥镜拍摄检测板获取的单帧标定板图像进行图像分割和单通道提取，虚拟标定模块基于单帧标定板图像对内窥镜的左右相机进行虚拟标定，立体标定模块基于单帧标定板图像以及虚拟标定信息对内窥镜的左右相机进行立体标定，相机分析模块采集内窥镜相机的内部参数，内部参数包括旋转矩阵r和平移矩阵t，通过内部参数分析相机状态，当相机状况支持运行时，启动图像采集模块，并向三维重建模块发送相机参数，当相机状况不支持运行时，向管理员发出警示信号。该调整系统在使用前对内窥镜的左右相机进行优化调整，并在调整后综合分析相机的状态来判断内窥镜是否支持使用，有效提高内窥镜的使用效率以及准确度，保障工件检测时的稳定性。
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【技术保护点】
1.工业内窥镜视场范围调整系统，其特征在于：包括图像处理模块、虚拟标定模块、相机分析模块、图像采集模块、立体匹配模块以及三维重建模块：
2.根据权利要求1所述的工业内窥镜视场范围调整系统，其特征在于：所述相机分析模块采集内窥镜相机的内部参数，内部参数包括内窥镜相机旋转矩阵R相似度以及平移矩阵T相似度；
3.根据权利要求2所述的工业内窥镜视场范围调整系统，其特征在于：所述旋转矩阵R相似度计算表达式为：
4.根据权利要求3所述的工业内窥镜视场范围调整系统，其特征在于：所述平移矩阵T相似度计算表达式为：
5.根据权利要求4所述的工业内窥镜视场范围调整系统，其特征在于：所述旋转矩阵R描述相机坐标系与世界坐标系之间的相对旋转关系，旋转矩阵R通过绕X、Y、Z三个坐标轴的旋转角度计算，表达式为：
6.根据权利要求5所述的工业内窥镜视场范围调整系统，其特征在于：平移矩阵T描述相机坐标系的原点相对于世界坐标系的平移关系，使用三维向量表示，表达式为：
7.根据权利要求6所述的工业内窥镜视场范围调整系统，其特征在于：所述立体标定模块基于单帧标定板图像以及虚拟标定信息对内窥镜的左右相机进行立体标定包括以下步骤：
8.工业内窥镜视场范围调整方法，通过权利要求1-7任一项所述的调整系统实现，其特征在于：所述调整方法包括以下步骤：
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【技术特征摘要】
1.工业内窥镜视场范围调整系统，其特征在于：包括图像处理模块、虚拟标定模块、相机分析模块、图像采集模块、立体匹配模块以及三维重建模块：
2.根据权利要求1所述的工业内窥镜视场范围调整系统，其特征在于：所述相机分析模块采集内窥镜相机的内部参数，内部参数包括内窥镜相机旋转矩阵r相似度以及平移矩阵t相似度；
3.根据权利要求2所述的工业内窥镜视场范围调整系统，其特征在于：所述旋转矩阵r相似度计算表达式为：
4.根据权利要求3所述的工业内窥镜视场范围调整系统，其特征在于：所述平移矩阵t相似度计算表达式为：
5.根据权利要求4所述的工业内窥镜视场范围调整系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：张凌，
申请(专利权)人：深圳市锐傲视讯有限公司，
类型：发明
国别省市：
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