应用虚拟像平面方法的圆柱表面单目重建

发布时间：2019-05-11 20:48

【摘要】：针对圆柱表面重建问题,采用单面阵相机和线结构光构成视觉系统。该视觉系统采用虚拟像平面相机模型,通过构建虚拟像平面上的虚拟投影图像去除畸变的影响,通过虚拟像点和相机光心确定投影射线。提出该模型下相机光心的定位方法;利用两个平行平面上的结构光条的虚拟图像实现结构光的标定。利用线结构光在圆柱表面的光条为空间中一条椭圆弧的特性,首先计算出光条点在结构光平面上的坐标,由此提取出椭圆特征;再利用椭圆的短轴长为圆柱直径的特性获得圆柱的空间方程,实现圆柱定位;最后利用光心和虚拟像点在标定平面的投影点确定投影射线,计算出虚拟像点在圆柱面上的投影点坐标,构成柱面点云,并恢复出圆柱表面图像。实际实验中该视觉系统的测量精度达到双目视觉系统的水平,说明了虚拟像平面方法的有效性。
[Abstract]:In order to solve the problem of cylindrical surface reconstruction, the vision system is composed of single-plane array camera and linear structured light. The visual system adopts the virtual image plane camera model, removes the influence of distortion by constructing the virtual projection image on the virtual image plane, and determines the projection ray through the virtual image point and the camera center of light. The positioning method of camera center of light under this model is proposed, and the calibration of structured light is realized by using the virtual image of structured light strip on two parallel planes. According to the characteristic that the strip of structured light on the cylindrical surface is an elliptical arc in space, the coordinates of the point of light strip on the plane of structured light are calculated firstly, from which the ellipse features are extracted. Then the spatial equation of the cylinder is obtained by using the characteristic that the short axis length of the ellipse is the diameter of the cylinder, and the positioning of the cylinder is realized. Finally, the projection ray is determined by the projection point of the light center and the virtual image point in the calibration plane, the coordinates of the projection point of the virtual image point on the cylinder surface are calculated, the cylindrical point cloud is formed, and the image of the cylinder surface is restored. In the actual experiment, the measurement accuracy of the visual system reaches the level of binocular vision system, which shows the effectiveness of the virtual image plane method.
【作者单位】： 沈阳理工大学信息科学与工程学院;欧道明大学电气与计算机工程系;
【基金】：辽宁省自然科学基金(20170540792) 沈阳理工大学计算机应用重点学科开放基金(4771004kfx10)项目资助
【分类号】：TP391.41

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本文编号：2474841