CN112325798A - 一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法 - Google Patents

一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112325798A
CN112325798A CN202011167818.4A CN202011167818A CN112325798A CN 112325798 A CN112325798 A CN 112325798A CN 202011167818 A CN202011167818 A CN 202011167818A CN 112325798 A CN112325798 A CN 112325798A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
binocular
pixel
matching
telecentric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011167818.4A
Other languages
English (en)
Inventor
左超
张晓磊
沈德同
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University Of Technology Intelligent Computing Imaging Research Institute Co ltd
Original Assignee
Nanjing University Of Technology Intelligent Computing Imaging Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University Of Technology Intelligent Computing Imaging Research Institute Co ltd filed Critical Nanjing University Of Technology Intelligent Computing Imaging Research Institute Co ltd
Priority to CN202011167818.4A priority Critical patent/CN112325798A/zh
Publication of CN112325798A publication Critical patent/CN112325798A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2545—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with one projection direction and several detection directions, e.g. stereo

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明提出了一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法，能够实现精准的亚像素匹配。首先，把左相机当作主相机，对于左相机上的像素点(u′L，v′L)，记其相位值为
Figure DDA0002746311260000011
其次，在右相机上第v′L行上寻找匹配点坐标u′R。右相机上搜索匹配点时，在第v′L行找到最接近
Figure DDA0002746311260000012
的整数像素位置u′R，记该像素点的相位值为
Figure DDA0002746311260000013
最后，判断
Figure DDA0002746311260000014
和
Figure DDA0002746311260000015
的相位值，并以此为基础找到亚像素u′R的值。

Description

一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法
技术领域
本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法。
背景技术
近年来随着精密制造技术的快速发展，工业制造领域内的小型化设计与加工日趋增多，对于大量出现的微型结构需要相应的三维测量技术以确保其准确制造与最优设计。双目测量技术作为一项经典的三维测量方法，基于三角测量的原理在各类三维信息的获取中发挥了重要的作用。然而由于物体本身图像信息中的物理特征点往往难以全部得以区分并精准提取，基于图像强度匹配的双目测量方法在视角匹配上仍然存在很多难题。因此，一种有效的方法是使用主动光学测量，即在待测物体上进行主动的光学编码并以此作为双目匹配的参考。
广泛应用于测量领域内的结构光三维测量技术能够对视场内的物体进行高分辨、全视场的相位标记，非常符合上述提到的主动测量方式。在传统的基于结构光技术的测量系统中，往往使用一台数字投影仪产生所需的人造投影图案并通过对其光路标定使其转化为多视角测量中的一个视角。其中，相机与投影仪的标定方法在许多相关文献中已有讨论，标定的精准与否将直接决定测量精度的高低。而对于显微三维测量应用，需要对传统系统中的光路部分加以改造以实现小视场测量。一种方法是通过对体视显微镜加以改造。另一种更为灵活且便捷的显微系统结构可以通过远心透镜实现。这类系统充分利用了远心透镜的大景深和光轴方向恒定放大率的优点。目前关于此类系统的报告多数为基于单个远心相机与单个投影仪结合的结构设计。然而，这类系统中的投影仪皆需要精准的标定，以作为额外的观测视角配合相机完成三维测量。
发明内容
为克服上述现有技术所述的缺陷，本发明提出一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法。
本发明的技术方案如下：一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法，其步骤如下：
步骤一：通过相移算法首先得到物体的包裹相位图，然后再使用多周期相位展开算法实现绝对相位图的获取；把左相机当作主相机，对于左相机上的像素点(u′L,v′L)，记其相位值为
Figure BDA0002746311240000021
需要在右相机上第v′L行上寻找匹配点坐标u′R；步骤二：右相机上搜索匹配点时，在第v′L行找到最接近
Figure BDA0002746311240000022
的整数像素位置u′R，记该像素点的相位值为
Figure BDA0002746311240000023
步骤三：判断
Figure BDA0002746311240000024
和
Figure BDA0002746311240000025
的相位值，并以此为基础找到亚像素u′R的值。
优选的，步骤一中，投影的图案为正弦条纹图。
优选的，步骤三中，亚像素u′R的求解公式如下
Figure BDA0002746311240000026
本发明的有益效果是：本发明结合结构光投影非接触、全视场、高精度的特点，使用一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法，实现精准的亚像素匹配。
附图说明
图1为本发明实施例基于相位单调一致性的双目远心匹配方法的流程图。
图2为本发明实施例基于展开相位图的双目匹配说明图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
步骤一：投影的图案为水平方向上相位递增的正弦条纹图。以一幅条纹图为例，其光强分布可以表示为：
Figure BDA0002746311240000027
这里，A是背景光强，B是条纹的对比度，
Figure BDA0002746311240000028
fu是条纹的载频，φδ是待测物体表面轮廓调制的相位变化。通过相移算法首先得到物体的包裹相位图，然后再使用多周期相位展开算法实现绝对相位图
Figure BDA0002746311240000029
的获取。最后两个相机视角分别得到的绝对相位图
Figure BDA0002746311240000031
在经过极线矫正后便可用在双目匹配上了。
把左相机当作主相机，对于左相机上的像素点(u′L,vL′)，记其相位值为
Figure BDA0002746311240000032
需要在右相机上第v′L行上寻找匹配点坐标u′R。条纹的方向是竖直的，最后得到的绝对相位图在水平方向上以单调递增的方式呈现。
步骤二：考虑到相位图在局部的分布是十分接近线性的，右相机上搜索匹配点时，在第v′L行找到最接近
Figure BDA0002746311240000033
的整数像素位置u′R，记该像素点的相位值为
Figure BDA0002746311240000034
步骤三：判断
Figure BDA0002746311240000035
和
Figure BDA0002746311240000036
的相位值，并以此为基础找到亚像素u′R的值，求解亚像素u′R：
Figure BDA0002746311240000037
一旦完成了所有像素的匹配，便得到了右相机的像素匹配图(P′L,P′R)。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法，其特征在于步骤如下：
步骤一：通过相移算法首先得到物体的包裹相位图，然后再使用多周期相位展开算法实现绝对相位图的获取；把左相机当作主相机，对于左相机上的像素点(u′L，v′L)，记其相位值为
Figure FDA0002746311230000011
需要在右相机上第v′L行上寻找匹配点坐标u′R；
步骤二：右相机上搜索匹配点时，在第v′L行找到最接近
Figure FDA0002746311230000012
的整数像素位置u′R，记该像素点的相位值为
Figure FDA0002746311230000013
步骤三：判断
Figure FDA0002746311230000014
和
Figure FDA0002746311230000015
的相位值，并以此为基础找到亚像素u′R的值。
2.根据权利要求1所述的基于相位单调一致性的双目远心匹配方法，其特征在于步骤一中，投影的图案为正弦条纹图。
3.根据权利要求1所述的基于相位单调一致性的双目远心匹配方法，其特征在于步骤三中，亚像素u′R的求解公式如下
Figure FDA0002746311230000016
CN202011167818.4A 2020-10-28 2020-10-28 一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法 Pending CN112325798A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011167818.4A CN112325798A (zh) 2020-10-28 2020-10-28 一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011167818.4A CN112325798A (zh) 2020-10-28 2020-10-28 一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112325798A true CN112325798A (zh) 2021-02-05

Family

ID=74297032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011167818.4A Pending CN112325798A (zh) 2020-10-28 2020-10-28 一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112325798A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113074634A (zh) * 2021-03-25 2021-07-06 苏州天准科技股份有限公司 一种快速相位匹配方法、存储介质和三维测量系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104331897A (zh) * 2014-11-21 2015-02-04 天津工业大学 基于极线校正的亚像素级相位立体匹配方法
CN104596439A (zh) * 2015-01-07 2015-05-06 东南大学 一种基于相位信息辅助的散斑匹配三维测量方法
US20160261851A1 (en) * 2015-03-05 2016-09-08 Shenzhen University Calbration method for telecentric imaging 3d shape measurement system
WO2018152929A1 (zh) * 2017-02-24 2018-08-30 先临三维科技股份有限公司 一种三维扫描系统及其扫描方法
CN109341536A (zh) * 2018-09-25 2019-02-15 深圳市艾视铂智能技术有限公司 一种基于双目相机和结构光投影的精密三维视觉测量方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104331897A (zh) * 2014-11-21 2015-02-04 天津工业大学 基于极线校正的亚像素级相位立体匹配方法
CN104596439A (zh) * 2015-01-07 2015-05-06 东南大学 一种基于相位信息辅助的散斑匹配三维测量方法
US20160261851A1 (en) * 2015-03-05 2016-09-08 Shenzhen University Calbration method for telecentric imaging 3d shape measurement system
WO2018152929A1 (zh) * 2017-02-24 2018-08-30 先临三维科技股份有限公司 一种三维扫描系统及其扫描方法
CN109341536A (zh) * 2018-09-25 2019-02-15 深圳市艾视铂智能技术有限公司 一种基于双目相机和结构光投影的精密三维视觉测量方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YAN HU, QIAN CHEN, SHIJIE FENG, TIANYANG TAO, ANAND ASUNDI, CHAO: "A new microscopic telecentric stereo vision system - Calibration, rectification, and three-dimensional reconstruction", 《OPTICS AND LASERS IN ENGINEERING》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113074634A (zh) * 2021-03-25 2021-07-06 苏州天准科技股份有限公司 一种快速相位匹配方法、存储介质和三维测量系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110514143B (zh) 一种基于反射镜的条纹投影系统标定方法
CN107063129B (zh) 一种阵列式并行激光投影三维扫描方法
CN106595528B (zh) 一种基于数字散斑的远心显微双目立体视觉测量方法
CN101308012B (zh) 双单目白光三维测量系统标定方法
Schmalz et al. Camera calibration: active versus passive targets
CN106548489B (zh) 一种深度图像与彩色图像的配准方法、三维图像采集装置
CN108020175B (zh) 一种多光栅投影双目视觉舌体表面三维整体成像方法
WO2016138758A1 (zh) 一种远心成像的三维形貌测量系统标定方法
Kühmstedt et al. 3D shape measurement with phase correlation based fringe projection
CN109186491A (zh) 基于单应性矩阵的平行多线激光测量系统及测量方法
CN105953749B (zh) 一种光学三维形貌测量方法
CN112967342B (zh) 一种高精度三维重建方法、系统、计算机设备及存储介质
CN109307483A (zh) 一种基于结构光系统几何约束的相位展开方法
WO2018107427A1 (zh) 相位映射辅助三维成像系统快速对应点匹配的方法及装置
CN112461158B (zh) 散斑投影相移高频率立体视觉三维测量方法及装置
CN112325798A (zh) 一种基于相位单调一致性的双目远心匹配方法
Wang Three-dimensional surface imaging by multi-frequency phase shift profilometry with angle and pattern modeling for system calibration
Zexiao et al. Study on a full field of view laser scanning system
CN113251953A (zh) 一种基于立体偏折技术的镜面夹角测量装置和方法
Im et al. A solution for camera occlusion using a repaired pattern from a projector
Tehrani et al. A new approach to 3D modeling using structured light pattern
CN111080716A (zh) 基于彩色编码相移条纹的相机标定靶标及标定点提取方法
CN113160393B (zh) 基于大景深的高精度三维重建方法、装置及其相关组件
Bräuer-Burchardt et al. Code minimization for fringe projection based 3d stereo sensors by calibration improvement
CN111815697B (zh) 一种热变形动态三维测量方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210205

RJ01 Rejection of invention patent application after publication