一种基于多目视觉的工件测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多目视觉的工件测量方法

【技术实现步骤摘要】
一种基于多目视觉的工件测量方法、介质及系统


[0001]本专利技术主要涉及工件测量
，具体涉及一种基于多目视觉的工件测量方法
、
介质及系统
。

技术介绍

[0002]目前工业高精度检测的方式根据方法可以分为两大类：接触式和非接触式
。
接触式的为三坐标测量机，非接触式为扫描和视觉方法检测
。
三坐标检测设备的测量简单
、
精确
、
可靠
、
柔性都比较好，但价格昂贵，且检测一个工件需要数小时，不适用于在线检测，只能用来抽检，能对所有出货件的尺寸生产质量进行全方位的把控
。
[0003]相关技术中，有些测量系统具有非接触测量
、
三维测量精度高
、
自动化程度高
、
鲁棒性强
、
对环境要求低等优点
。
但由于检测时间长，且价格昂贵，限制了其在航空制造
、
交通运输
、
重大产品生产等方面的应用
。
[0004]因为多目视觉测量的精度对于系统的可用性至关重要，目前多目在测量大尺寸工件的应用少，主要还是精度没有达到对应要求
。
影响多目测量精度主要有两方面，一是多目相机标定，二是特征匹配
。
其中多目相机标定虽然是计算机视觉中的一个经典问题，虽然研究很多但现有方法大多无法满足工业高精度测量的要求，特征匹配也具有很大的挑战性，因为机械工件通常没有丰富的纹理信息来进行鲁棒的特征检测和匹配
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种不仅能够提高测量速度，也能够达到对应测量精度要求的基于多目视觉的工件测量方法
、
介质及系统
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0007]一种基于多目视觉的工件测量方法，包括步骤：
[0008]获取待测量工件的多视角图像和
3D
模型；其中多视角图像由测量室内的多个
2D
相机拍摄得到；
[0009]通过待测量工件的
3D
模型与多视角图像对齐，进行特征点提取与匹配以得到匹配结果，根据匹配结果实现待测量工件的测量
。
[0010]优选地，基于融入
3D
模型信息的
BA
方法，获取多视角图像与
3D
模型之间的二维和三维关系，以实现待测量工件的
3D
模型与多视角图像的对齐
。
[0011]优选地，融入
3D
模型信息的
BA
方法的对应公式为：
[0012][0013]其中
C
代表相机的合集，
P
代表所有的
3D
点，
K
i
和
[R
i
|t
i
]分别代表合集
C
中第
i
个相机的内参和外参，而
3D
点
X
j
在相机
C
i
的重投影误差就是这个
3D
点通过对应投影公式
K
i
·
[R
i
|t
i
]·
X
j
和实际其在该相机成像上观测点
x
ij
之间的欧氏距离差；一个多目系统中有多个
3D
点以及不同相机基于不同的内外参对这个
3D
点有不同的
2D
观察点，用
{(X
j
,x
ij
)}
作为
2D
‑
3D
对应关系的集合；其中
[R
m
|t
m
]是
3D
模型六个自由度的姿态信息
。
[0014]优选地，利用
RANSAC
选择可靠的
{(X
j
,x
ij
)}
集合中的子集形成
BA
残差块，而其他的残差则利用交叉视角下的对应关系进行构造，进一步改进的
BA
优化公式为：
[0015][0016]其中
M
是
3D
模型中的
3D
点，而
R
是通过三维重建出来的点
。
[0017]优选地，在进行特征点检测与匹配时，多目相机初始标定的参数和
3D
模型对齐后，进行三维投影直接得到对应三维特征的二值图模板，利用二维形状匹配方法对生成的二值图模板与实际多目相机拍摄的图像对应特征所在区域进行匹配得到对应的匹配结果
。
[0018]优选地，所述三维特征包括孔洞或拐角
。
[0019]优选地，所述
3D
模型为
CAD
模型
。
[0020]本专利技术实施例还公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如上所述方法的步骤
。
[0021]本专利技术实施例进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤
。
[0022]本专利技术实施例还公开了一种基于多目视觉的工件测量系统，包括相互连接的存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述方法的步骤
。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0024]本专利技术通过
3D
技术以及利用工业产品都有
3D
模型
(
如
CAD
模型
)
的情况，引入
CAD
模型信息对多目图像对齐，帮助提升对应的特征匹配以及对应的多目标定来提升大尺寸工件测量中精度，不仅能够提高测量速度，也能够达到对应测量精度要求
。
附图说明
[0025]图1为本专利技术中的测量室内的相机分布图
。
[0026]图2为本专利技术的测量方法在具体应用时的实施例图
。
[0027]图3为传统
BA
方法与本专利技术的改进
BA
方法在具体应用时的实施例图；其中
(a)
对应传统
BA
方法，
(b)
对应改进
BA
方法
。
[0028]图4为本专利技术中不同
CAD
模型上的孔投影得到的模板图像与实际图片上的孔进行匹配的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于多目视觉的工件测量方法，其特征在于，包括步骤：获取待测量工件的多视角图像和
3D
模型；其中多视角图像由测量室内的多个
2D
相机拍摄得到；通过待测量工件的
3D
模型与多视角图像对齐，进行特征点提取与匹配以得到匹配结果，根据匹配结果实现待测量工件的测量
。2.
根据权利要求1所述的基于多目视觉的工件测量方法，其特征在于，基于融入
3D
模型信息的
BA
方法，获取多视角图像与
3D
模型之间的二维和三维关系，以实现待测量工件的
3D
模型与多视角图像的对齐
。3.
根据权利要求2所述的基于多目视觉的工件测量方法，其特征在于，融入
3D
模型信息的
BA
方法的对应公式为：其中
C
代表相机的合集，
P
代表所有的
3D
点，
K
i
和
[R
i
|t
i
]
分别代表合集
C
中第
i
个相机的内参和外参，而
3D
点
X
j
在相机
C
i
的重投影误差就是这个
3D
点通过对应投影公式
K
i
·
[R
i
|t
i
]
·
X
j
和实际其在该相机成像上观测点
x
ij
之间的欧氏距离差；一个多目系统中有多个
3D
点以及不同相机基于不同的内外参对这个
3D
点有不同的
2D
观察点，用
{(X
j
,x
ij
)}
作为
2...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂颖彬，邵舒啸，陈杰，
申请(专利权)人：湖南视比特机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：