【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种汽车检测领域的检测方法与设备，更具体的说，它是一种基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建方法与系统。
技术介绍
1、汽车的三维重建是在汽车形貌检测领域不可缺少的部分，对车辆外观的损坏与碰撞等情况的检测可以及时的发现潜在的隐，车辆后续的质量控制、保险理赔评估、售后服务和二手车交易等都有着广泛的应用前景和研究意义。目前已有的检测方法如接触传感器等，这些传感器可以安装在特定位置，当传感器与外观表面接触时，通过分析传感器的数据，可以确定接触问题的位置和程度。但这些方法测量效率与精度都比较低，难以适应现代汽车数量爆炸式增长带来的检测效率需要提高的要求。本专利技术提出了一种基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建方法与系统，该方法的测量系统具有无需接触测量、拆卸方便、易于携带、测量范围广、相机标定精度高、测量设备精简等优点，并且仅需采集含有二维两垂直相交椭圆纹理靶标的照片即可得到精确的相机内外参数，完成摄像机内外参数标定，满足了形貌检测精度高、信息丰富、响应速度快的要求。
技术实现思路
1、本专利技术针对解决在靶标标定过程中，现有靶标在标定过程中易受噪声和影响从而导致标定精度较低与汽车三维重建过程中速度慢，范围小等问题，提出一种两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建方法与系统，实现对相机的精确标定与汽车快速准确的三维重建，该方法主要由有中继靶标、靶标连接块、工业相机、三角架、深度相机与标定靶标构成，通过应用两垂直相交椭圆四个交点和圆心利用交比不变性进行相机标定与深度相机和靶标
2、结合说明书附图，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
3、基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建方法的具体步骤如下：
4、第一步：基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建方法的图像采集：
5、将三角架放置在地面上，标定靶标通过靶标连接块固定在三角架上，标定靶标的位置固定，在工业相机的视场范围内拍摄在不同位置下标定靶标的图像，然后在深度相机的视场范围内拍摄标定靶标的图像，完成标定过程的图像采集；
6、第二步：基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建方法的靶标特征提取过程：
7、根据第一步得到的中继靶标的图像，首先对图像进行灰度化与二值化处理，然后使用高斯核进行平滑处理，分别对图像的x方向和y方向做卷积得到去噪后的新图像，再由对平滑处理后的图像进行梯度的计算，得到中继靶标图像在x方向和y方向的梯度信息为
8、fx＝kxm
9、fy＝kym
10、其中m是中继靶标的图像的经过上述处理得到的像素矩阵，kx和ky是在中继靶标的图像x方向和y方向上的卷积矩阵，
11、根据上述求得的中继靶标图像在x方向和y方向的梯度fx和fy，得到每个中继靶标图像像素点的梯度幅值fi，j和梯度方向角θi，j为
12、
13、
14、其中fi，j是第i幅中继靶标图像上的第j个像素点的梯度幅值，θi，j是第i幅中继靶标图像上的第j个像素点的梯度方向角；对上述得到的梯度幅值fi，j和梯度方向角θi，j对中继靶标图像上的椭圆边缘进行非极大值抑制得到中继靶标图像上的两垂直相交椭圆的轮廓特征；
15、根据上述得到的中继靶标图像上的两垂直相交椭圆的轮廓的像素点对应梯度方向角θi，j，得到每个像素点和相邻八个像素点中最大的梯度夹角θmax为
16、
17、其中为第i个中继靶标图像中的第j个点的坐标为(l，k)，梯度方向角为第i个中继靶标图像中的第j个点坐标为(l+m，k+n)的梯度方向角，m∈(1，0，-1)，n∈(1，0，-1)；
18、根据上式求得的最大梯度夹角θmax所对应的四个点为中继靶标图像上的两垂直相交椭圆的交点，根据四个交点，对中继靶标图像上的两垂直相交椭圆的轮廓中的点进行分类并用椭圆轮廓中的相同椭圆的点拟合的椭圆方程为
19、
20、其中(lu，ku)为上述求得中继靶标图像上的两垂直相交椭圆的同一椭圆轮廓上点的集合，n为用来拟合当前椭圆的点的数量，[aq bq cq dq eq]t为椭圆方程x2+aqxy+bqy2+cqx+dqy+eq＝0的参数，联立两个椭圆方程可求得两个椭圆的公共中心o1，i及两个椭圆的四个交点o1，i、o2，i、o3，i、o4，i；
21、第三步：基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建方法的工业相机内参数和外参数的标定：
22、根据第二步得到的中继靶标图像上的两垂直相交椭圆的四个交点o2，i、o3，i、o4，i、o5，i与两个椭圆的公共中心o1，i，通过交比不变的特性可确定两个消影点p1，i、p2，i，其中p1，i＝(p1x，p1y，1)t，p2，i＝(p2x，p2y，1)t，根据p1，i与p2，i正交，则
23、
24、其中，hr是绝对二次曲线的像，根据第一步拍摄在不同位置时中继靶标的图像可以得到关于绝对二次曲线的像hr的方程，利用svd分解进而求得绝对二次曲线的像hr；
25、由绝对二次曲线的像hr及工业相机内参矩阵ki之间的关系
26、
27、通过cholesky分解对hr进行逆变换，得到工业相机内参矩阵ki；
28、由上述通过交比不变的特性确定的两个消影点p1，i、p2，i，得到消影线l∞，i为
29、l∞，i＝p1，i×p2，i
30、再根据第二步拟合出的两垂直相交椭圆方程的系数矩阵、椭圆公共中心o1，i，得无穷远直线的像l′∞，i为
31、l′∞，i＝gi×o1，i；
32、再根据相机内参数矩阵ki，将中继靶标的图像上的两个已求得的点o1，i和o2，i转换到工业相机坐标系下，为
33、o′1，i＝ki×o1，i
34、o′2，i＝ki×o2，i
35、其中o1，i为两垂直相交椭圆的公共中心，o2，i为两个两垂直相交椭圆的四个交点中的任意一个，o’1，i和o’2，i是o1，i和o2，i在相机坐标系下的点；
36、根据上述求得的无穷远直线的像l′∞，i和工业相机内参矩阵ki，得到过相机中心和无穷远直线的像l′∞，i的平面的法线为
37、
38、根据相机的投影过程得
39、
40、
41、其中是工业相机外参数矩阵中的旋转矩阵，c1、c2是尺度因子，是工业相机外参数矩阵中的平移向量；将上述求得的中继靶标的图像上的两个点o1，i和o2，i与工业相机坐标系下对应的两个点o’1，i、o’2，i代入其中可以得到平移向量
42、
43、接着根据射影几何具有相交的不变性与上述求得的在相机坐标系下的两个点o1，i和o2，i以及过相机中心的平面的法线v可以得到
44、...
【技术保护点】
1.一种基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建检测方法，其特征在于，所述的基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建检测方法的具体步骤如下：
2.按照权利要求1所述的基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建检测方法的检测系统，其特征在于，所述的基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建检测方法的检测系统包括有中继靶标(1)、靶标连接块(2)、工业相机(3)、三角架(4)、深度相机(5)与标定靶标(6)；
3.按照权利要求2所述的基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建方法的检测系统，其特征在于所述的中继靶标(1)为加工有螺纹孔的高强度工程塑料制成的平板，中继靶标(1)的一侧粘贴有两垂直相交椭圆纹理。
4.按照权利要求2所述的基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建方法的检测系统，其特征在于所述的靶标连接块(2)为钢板制成的截面为U型的零件。
5.按照权利要求2所述的基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建方法的检测系统，其特征在于所述的三角架(4)为标准摄像机三角架。
6.按照权利要求2所述的标定靶标(6)为加工有螺纹孔的
...【技术特征摘要】
1.一种基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建检测方法，其特征在于，所述的基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建检测方法的具体步骤如下：
2.按照权利要求1所述的基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建检测方法的检测系统，其特征在于，所述的基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建检测方法的检测系统包括有中继靶标(1)、靶标连接块(2)、工业相机(3)、三角架(4)、深度相机(5)与标定靶标(6)；
3.按照权利要求2所述的基于两垂直相交椭圆纹理靶标的汽车三维重建方法的检测系统，其特征在于所述的中继靶标...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐观，王鹏飞，李晓韬，刘玉梅，陈熔，林慧英，张立斌，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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