一種基于主動(dòng)斑投射器的三維形貌動(dòng)態(tài)測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于主動(dòng)斑投射器的三維形貌動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，所述方法包括以下步驟：S100、制作主動(dòng)斑投射器；S200、多測(cè)量頭全局標(biāo)定；S300、利用多測(cè)量頭采集散斑投射器投射至運(yùn)動(dòng)物體表面的散斑圖像；S400、運(yùn)動(dòng)物體表面的三維重建；S500、點(diǎn)云全局對(duì)齊。本發(fā)明所述的方法測(cè)量速度快，能夠在2毫秒內(nèi)完成圖像數(shù)據(jù)的采集，實(shí)現(xiàn)一般運(yùn)動(dòng)物體的單次測(cè)量，還可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)物體在測(cè)量頭位置的多次動(dòng)態(tài)測(cè)量。本發(fā)明方法不需要對(duì)物體表面進(jìn)行噴涂處理，且對(duì)環(huán)境光的抗干擾性強(qiáng)，測(cè)量不受外界光強(qiáng)的影響。
【專利說(shuō)明】
一種基于主動(dòng)斑投射器的三維形貌動(dòng)態(tài)測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理和三維光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域中運(yùn)動(dòng)物體的三維數(shù)據(jù)測(cè)量領(lǐng)域，特別 涉及一種大型運(yùn)動(dòng)物體的三維快速掃描方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前基于相機(jī)的非接觸式光學(xué)測(cè)量方法很多，國(guó)內(nèi)外目前己出現(xiàn)各種商業(yè)化的掃 描系統(tǒng)，這些系統(tǒng)一般基于光柵、紅外或激光掃描原理，由于一次掃描需要多次投影光柵或 激光條紋，使得整體掃描速度較慢，所以主要用于物體在靜止?fàn)顟B(tài)下的掃描。而當(dāng)需要物體 在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中獲取其形貌時(shí)，這些方法便不再適用。
[0003] 在高新技術(shù)和尖端產(chǎn)業(yè)中，對(duì)運(yùn)動(dòng)物體輪廓測(cè)量的需求非常迫切。如何快速地動(dòng) 態(tài)檢測(cè)某些運(yùn)動(dòng)物體的形貌特征是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。一方面，從生產(chǎn)效率的角度，流水 線上的零件只有在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中被測(cè)量才能達(dá)到較高的生產(chǎn)效率。比如傳送帶上持續(xù)傳輸?shù)?發(fā)動(dòng)機(jī)零件噴管的平面度檢測(cè)。傳送帶不允許停止，需要對(duì)過(guò)往的零件逐個(gè)進(jìn)行測(cè)量，并將 數(shù)據(jù)發(fā)回加工中心，用于質(zhì)檢。另一方面，從研究運(yùn)動(dòng)特性的角度，需要考察某物體在反復(fù) 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)其形貌特征的影響，也需要對(duì)物體的形貌進(jìn)行動(dòng)態(tài)獲取，考察運(yùn)動(dòng) 過(guò)程中的形貌變化。比如，直升機(jī)旋翼在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，掌握葉片輪廓的在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的形貌 狀況，為研究葉片的動(dòng)態(tài)特性，提高直升機(jī)的飛行性能打下基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服傳統(tǒng)測(cè)量手段的缺陷，滿足運(yùn)動(dòng)物體三維數(shù)據(jù)快速、動(dòng)態(tài)掃描的需求，本發(fā) 明公開了一種基于主動(dòng)斑投射器的三維快速掃描方法；
[0005] 所述方法包括以下步驟：
[0006] S100、制作主動(dòng)斑投射器；
[0007] S200、多測(cè)量頭全局標(biāo)定:通過(guò)在測(cè)量視場(chǎng)中布置標(biāo)定板來(lái)標(biāo)定每個(gè)測(cè)量頭中相 機(jī)的內(nèi)外方位元素，接著確定測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣；
[0008] S300、利用多測(cè)量頭采集步驟S100中制作的主動(dòng)斑投射器投射在運(yùn)動(dòng)物體表面的 散斑圖案，每個(gè)測(cè)量頭分別得到兩幅散斑圖像；
[0009] S400、利用數(shù)字圖像相關(guān)法對(duì)步驟S300中每個(gè)測(cè)量頭得到的兩幅散斑圖像進(jìn)行圖 像匹配，同時(shí)利用步驟S200中每個(gè)測(cè)量頭中相機(jī)的內(nèi)外方位元素對(duì)圖像匹配后的散斑圖像 進(jìn)行三維重建，每個(gè)測(cè)量頭將得到一幅點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0010] S500、點(diǎn)云全局對(duì)齊:利用步驟S200中獲得的測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣將步 驟S400中每個(gè)測(cè)量頭獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)變換到同一個(gè)坐標(biāo)系下，并進(jìn)行多幅點(diǎn)云融合，最終 得到完整的運(yùn)動(dòng)物體模型。
[0011] 本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0012] (1)測(cè)量速度快，能夠在2毫秒內(nèi)完成圖像數(shù)據(jù)的采集，便可以實(shí)現(xiàn)一般運(yùn)動(dòng)物體 的單次測(cè)量，還可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)物體在測(cè)量頭位置的多次動(dòng)態(tài)測(cè)量。
[0013] (2)本發(fā)明方法不需要對(duì)物體表面進(jìn)行噴涂處理，且對(duì)環(huán)境光的抗干擾性強(qiáng)，測(cè)量 不受外界光強(qiáng)的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中動(dòng)態(tài)形貌測(cè)量方法流程圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中單個(gè)測(cè)量頭測(cè)量示意圖；
[0016] 圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中20m大型槳葉整體測(cè)量布置方案；
[0017] 圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中主動(dòng)斑投射器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中采用光刻法制作的散斑片；
[0019] 圖6(a)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中調(diào)整電子散斑布局大小等參數(shù)的對(duì)話框;圖6(b)本發(fā) 明一個(gè)實(shí)施例中生成的電子散斑；
[0020] 圖7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中主動(dòng)斑投射器；
[0021 ]圖8(a)顯示單個(gè)測(cè)量頭的外觀以及其構(gòu)成；圖8(b)是該測(cè)量頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；
[0022]圖9為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中標(biāo)定板；
[0023] 圖10(a)為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中數(shù)字圖像相關(guān)法中的子區(qū)劃分方式；圖10(b)為本 發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中數(shù)字圖像相關(guān)法中的子區(qū)劃分的另一種方式；
[0024] 圖11為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中標(biāo)定板的擺放方位示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明：
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明公開了一種基于主動(dòng)斑投射器的三維快速掃描方法； [0027]所述方法包括以下步驟：
[0028] S100、制作主動(dòng)斑投射器；
[0029] S200、多測(cè)量頭全局標(biāo)定:通過(guò)在測(cè)量視場(chǎng)中布置標(biāo)定板來(lái)標(biāo)定每個(gè)測(cè)量頭中相 機(jī)的內(nèi)外方位元素，接著確定測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣；
[0030] S300、利用多測(cè)量頭采集步驟S100中制作的主動(dòng)斑投射器投射在運(yùn)動(dòng)物體表面的 散斑圖案，每個(gè)測(cè)量頭分別得到兩幅散斑圖像；
[0031] S400、利用數(shù)字圖像相關(guān)法對(duì)步驟S300中每個(gè)測(cè)量頭得到的兩幅散斑圖像進(jìn)行圖 像匹配，同時(shí)利用步驟S200中每個(gè)測(cè)量頭中相機(jī)的內(nèi)外方位元素對(duì)圖像匹配后的散斑圖像 進(jìn)行三維重建，每個(gè)測(cè)量頭將得到一幅點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0032] S500、點(diǎn)云全局對(duì)齊:利用步驟S200中獲得的測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣將步 驟S400中每個(gè)測(cè)量頭獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)變換到同一個(gè)坐標(biāo)系下，并進(jìn)行多幅點(diǎn)云融合，最終 得到完整的運(yùn)動(dòng)物體模型。
[0033]在本實(shí)施例中，利用制作的主動(dòng)斑投射器向運(yùn)行物體的表面投射散斑圖案，采用 一組或者多組測(cè)量頭采集所述散斑圖案;所述測(cè)量頭的數(shù)量由運(yùn)動(dòng)物體的大小決定，對(duì)于 較小運(yùn)動(dòng)物體或測(cè)量區(qū)域較小時(shí)，如圖2所示，可使用由主動(dòng)投斑器、相機(jī)1和相機(jī)2組成的 單個(gè)測(cè)量頭進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，對(duì)于較大的運(yùn)動(dòng)物體，需使用多個(gè)測(cè)量頭進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量頭的數(shù) 量以測(cè)量范圍能夠覆蓋運(yùn)動(dòng)物體的為準(zhǔn)。在測(cè)量頭的測(cè)量場(chǎng)景中布置貼有編碼標(biāo)志點(diǎn)的標(biāo) 定板對(duì)測(cè)量頭中的相機(jī)的內(nèi)外方位元素進(jìn)行標(biāo)定。根據(jù)采集的散斑圖像使用數(shù)字圖像相關(guān) 法對(duì)運(yùn)動(dòng)物體表面進(jìn)行三維重建，獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，最后得到運(yùn)動(dòng) 物體的完整三維模型。
[0034] 在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S100中所述的主動(dòng)斑投射器包括LED閃光燈，聚光鏡，前菲 涅爾透鏡、散斑片，后菲涅爾透鏡以及鏡頭；
[0035] 所述LED閃光燈發(fā)出的光通過(guò)聚光鏡的漫反射作用投射在前菲涅爾透鏡上，通過(guò) 前菲涅爾透鏡形成平行于軸線的光束，所述平行于軸線的光束穿過(guò)散斑片再通過(guò)后菲涅爾 透鏡會(huì)聚于鏡頭的光心位置，最后光束投射到運(yùn)動(dòng)物體表面。
[0036]在本實(shí)施例中，應(yīng)保證LED閃光燈的光心距離前菲涅爾的距離為前菲涅爾透鏡的 焦距，后菲涅爾透鏡與黑白相機(jī)的鏡頭光心的距離為后菲涅爾透鏡的焦距，當(dāng)所處環(huán)境為 大視場(chǎng)和需要高亮度投射時(shí)，LED燈可替換為大功率陣列式垂直腔面發(fā)射激光器。
[0037] 在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S200中所述的測(cè)量頭包括:主動(dòng)斑投射器與雙目黑白相機(jī)。
[0038] 在本實(shí)施例中，常見(jiàn)的布置形式為將主動(dòng)斑投射器與雙目黑白相機(jī)放置在一起， 構(gòu)成一個(gè)測(cè)量頭，主動(dòng)斑投射器如圖7所示，主動(dòng)斑投射器與兩個(gè)黑白相機(jī)組成的測(cè)量頭如 圖8(a)所示，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8(b)所示。調(diào)整主動(dòng)斑投射器鏡頭的光圈以及測(cè)量頭上黑白 相機(jī)的焦距與光圈，保證黑白相機(jī)采集到的散斑圖像清晰。
[0039] 在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S200中通過(guò)在測(cè)量視場(chǎng)中布置標(biāo)定板來(lái)標(biāo)定每個(gè)測(cè)量頭中 相機(jī)的內(nèi)外方位元素具體包括：
[0040]將標(biāo)定板放置在測(cè)量頭的測(cè)量距離內(nèi)，改變標(biāo)定板或測(cè)量頭的姿態(tài)，保證標(biāo)定板 在測(cè)量頭的視場(chǎng)內(nèi)，利用雙目黑白相機(jī)同時(shí)采集多張圖像，求解測(cè)量頭中雙目黑白相機(jī)的 內(nèi)外參數(shù)。
[0041] 標(biāo)定是借助于系統(tǒng)配置的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定板，利用一定的算法計(jì)算出測(cè)量頭的所有內(nèi)外 部結(jié)構(gòu)參數(shù)，依靠這些參數(shù)正確的重建出測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。標(biāo)定板上按照一定規(guī)則分布 有編碼點(diǎn)和非編碼點(diǎn)，帶有兩個(gè)標(biāo)尺信息，標(biāo)尺即標(biāo)定板上兩斜對(duì)角標(biāo)志點(diǎn)間的距離。標(biāo)定 板的背面標(biāo)有詳細(xì)的刻度和參數(shù)信息。
[0042] 在本實(shí)施例中，通過(guò)在測(cè)量視場(chǎng)中布置標(biāo)定板進(jìn)行雙相機(jī)內(nèi)、外參數(shù)的標(biāo)定;具體 為:在所述標(biāo)定板上均勻粘貼環(huán)形的編碼標(biāo)志點(diǎn)和圓點(diǎn)型的非編碼標(biāo)志點(diǎn);標(biāo)定時(shí)，將標(biāo)定 板在雙目黑白相機(jī)公共視場(chǎng)內(nèi)將擺放出不同位姿，并控制相機(jī)同步拍攝標(biāo)定板不同位姿的 圖像;然后對(duì)采集的標(biāo)定圖像進(jìn)行處理，利用工業(yè)攝影測(cè)量原理進(jìn)行整體一次性解算，得到 兩個(gè)相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)。
[0043]本實(shí)施例采用的標(biāo)定算法為八步法，所述八步法就是在系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量距離下， 依次采集八個(gè)不同方位的模板圖像，標(biāo)定板的擺放方位示意圖的一個(gè)方案如圖11所示。 [0044]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S200中確定測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣具體為：
[0045] S201、將所有測(cè)量頭都安裝在測(cè)量臺(tái)上，保證運(yùn)動(dòng)物體在測(cè)量頭的視場(chǎng)范圍內(nèi)；
[0046] S202、按照測(cè)量頭在測(cè)量臺(tái)上的安裝順序，依次對(duì)相鄰兩個(gè)測(cè)量頭進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn) 換矩陣的計(jì)算；
[0047] S203、根據(jù)相鄰兩個(gè)測(cè)量頭的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算任意兩個(gè)測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系 轉(zhuǎn)換矩陣。
[0048] 所述步驟S202具體包括以下步驟：
[0049] S2021、在標(biāo)定板上布置編碼點(diǎn)，將標(biāo)定板放置在運(yùn)動(dòng)物體位置處，使其位于兩個(gè) 相鄰測(cè)量頭的公共視場(chǎng)內(nèi)，保證所述兩個(gè)測(cè)量頭能測(cè)量到標(biāo)定板上相同編碼點(diǎn)的數(shù)目至少 為4個(gè)且不共線；
[0050] S2022、使用步驟S2021中所述的兩個(gè)測(cè)量頭同時(shí)采集圖像，對(duì)所述圖像進(jìn)行三維 重建，計(jì)算步驟S2021中所述相同的編碼點(diǎn)在兩個(gè)測(cè)量頭的坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；
[0051 ] S2023、基于步驟S2022，計(jì)算兩個(gè)測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣；
[0052] S2024、移動(dòng)標(biāo)定板，按照步驟S2021-2023中所述的方法，依次計(jì)算其余相鄰兩個(gè) 測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣。
[0053]在本實(shí)施中，以三個(gè)測(cè)量頭為例來(lái)說(shuō)明計(jì)算測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣:如圖3 所示的測(cè)量頭1、測(cè)量頭2和測(cè)量頭3,以建立測(cè)量頭1、測(cè)量頭2兩個(gè)測(cè)量頭的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān) 系為例，將三個(gè)測(cè)量頭安裝在測(cè)量臺(tái)上，然后將標(biāo)定板放置在槳葉運(yùn)動(dòng)的高度，且在測(cè)量頭 1、 測(cè)量頭2兩個(gè)測(cè)量頭的公共視場(chǎng)內(nèi)，保證兩個(gè)測(cè)量頭所能看到的相同編碼點(diǎn)的數(shù)目至少 為4個(gè)且不共線。兩個(gè)測(cè)量頭同時(shí)采集照片，通過(guò)三維重建，可以計(jì)算這些公共點(diǎn)在兩個(gè)不 同坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。通過(guò)SVD分解或者四元數(shù)法可求解出兩個(gè)坐標(biāo)系的變換矩陣。對(duì)測(cè)量頭 2、 測(cè)量頭3兩個(gè)測(cè)量頭進(jìn)行相同的操作。
[0054]這樣僅需通過(guò)兩次放置標(biāo)定板，可求出測(cè)量頭1、測(cè)量頭3兩個(gè)測(cè)量頭的坐標(biāo)系變 換至中間的測(cè)量頭的坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)和平移矩陣。
[0055]在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟S2023具體為:基于步驟S2022,使用SVD分解算法或者 四元數(shù)法求解兩個(gè)測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣。
[0056]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S203中所述任意兩個(gè)測(cè)量頭之間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣為：
[0057] Cj = CiR(i,j)+T(i，j)
[0058]其中，Ci、Cj為不同測(cè)量頭的坐標(biāo)系，和分別為Ci向Cj轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)矩陣和 平移矩陣。
[0059]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S500中所述的點(diǎn)云融合具體包括以下步驟：
[0060] S5001、設(shè)定距離閾值K;
[00611 S5002、對(duì)于N幅點(diǎn)云，以第一幅點(diǎn)云為基準(zhǔn)，在剩余N-1幅點(diǎn)云中進(jìn)行K近鄰搜索， 搜索到的點(diǎn)則視為相同空間點(diǎn)，在剩余N-1幅點(diǎn)云中刪除所述相同空間點(diǎn)；
[0062] S5003、消隱第一幅點(diǎn)云，以第二幅保留點(diǎn)云為基準(zhǔn)，在剩余N-2幅保留點(diǎn)云中進(jìn)行 K近鄰搜索，搜索到的點(diǎn)則視為相同空間點(diǎn)，在剩余N-2幅點(diǎn)云中刪除所述相同空間點(diǎn)； [0063] S5004、依次消隱第i幅點(diǎn)云，以第i+1幅保留點(diǎn)云為基準(zhǔn)，在剩余N_(i+1)幅保留點(diǎn) 云中進(jìn)行K近鄰搜索，搜索到的點(diǎn)則視為相同空間點(diǎn)，在剩余N-(i + l)幅保留點(diǎn)云中刪除所 述相同空間點(diǎn)；
[0064] S5005、直到消隱第N-2幅點(diǎn)云，以第N-1幅保留點(diǎn)云為基準(zhǔn)，在第N幅保留點(diǎn)云中進(jìn) 行K近鄰搜索，搜索到的點(diǎn)則視為相同空間點(diǎn)，刪除最后一幅點(diǎn)云中所述相同空間點(diǎn)，得到 第N幅保留點(diǎn)云，所述第N-1幅保留點(diǎn)云、第N幅保留點(diǎn)云與之前消隱的所有保留點(diǎn)云形成最 終的融合結(jié)果。
[0065]在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S500中所述的點(diǎn)云融合具體包括以下步驟：
[0066] S501、建立整幅點(diǎn)云的長(zhǎng)方體包圍盒，并對(duì)其進(jìn)行柵格分割，得到多個(gè)長(zhǎng)方體單 元；
[0067] S502、遍歷每個(gè)長(zhǎng)方體單元，若某個(gè)長(zhǎng)方體單元中至少存在兩個(gè)點(diǎn)，則保留其中任 意一個(gè)，刪除其余的點(diǎn)，所有長(zhǎng)方體單元中保留的點(diǎn)為最終的融合結(jié)果。
[0068]本實(shí)施例中，所述長(zhǎng)方體包圍盒，就是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的整體點(diǎn)云，求其在xyz三個(gè)方 向上的最大值，構(gòu)建的一個(gè)長(zhǎng)方體。所述柵格分割，是將長(zhǎng)方體包圍盒在長(zhǎng)寬高三個(gè)長(zhǎng)度上 進(jìn)行一定數(shù)量的等分，假設(shè)分別等分為K，M，N個(gè)，這樣整個(gè)長(zhǎng)方體就被分割為K*M*N個(gè)小的 長(zhǎng)方體單元。
[0069]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提出一種基于主動(dòng)斑投射器的三維形貌動(dòng)態(tài)測(cè)量方法， 基本流程如圖1所示。由于本發(fā)明用于測(cè)量動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)物體的三維輪廓，因此援引大型旋轉(zhuǎn)物 體的動(dòng)態(tài)測(cè)量更能體現(xiàn)出測(cè)量方法上的優(yōu)勢(shì)，本實(shí)施方式以直升機(jī)旋翼的測(cè)量方案為對(duì)象 重點(diǎn)敘述。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0070]對(duì)于較小運(yùn)動(dòng)物體或測(cè)量區(qū)域較小時(shí)，如圖2所示，可使用由主動(dòng)斑投射器和雙目 黑白相機(jī)構(gòu)成的單個(gè)測(cè)量頭進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量。
[0071 ]對(duì)于20m旋翼槳葉，一組雙目黑白相機(jī)的視場(chǎng)不能完全覆蓋機(jī)翼表面。擬將其分為 槳葉根部、槳葉中部、槳葉尖部三個(gè)關(guān)鍵部分進(jìn)行測(cè)量，采用景深不同的三組雙目黑白相 機(jī)，調(diào)整其視場(chǎng)，使其能覆蓋機(jī)翼整個(gè)表面。圖3所示為測(cè)量環(huán)境以及附件的布置情況。將3 組測(cè)量頭牢固布置于四角可調(diào)節(jié)支架的主梁上，通過(guò)傳感器確定主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，并將周 期性信號(hào)發(fā)送給頻閃儀、主動(dòng)斑投射器和測(cè)量頭，完成槳葉根部、中部、槳尖的圖像采集。頻 閃儀主要用于補(bǔ)光。
[0072] 在主動(dòng)斑投射區(qū)域有限的情況下，可使用多個(gè)投射器覆蓋整個(gè)測(cè)量面，投射重疊 的區(qū)域不會(huì)影響影響點(diǎn)云的計(jì)算。
[0073] 下面以測(cè)量旋轉(zhuǎn)槳葉為例，詳細(xì)描述本發(fā)明提供的基于主動(dòng)斑投射器的三維形貌 動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，所述方法包括以下步驟：
[0074]第一步，制作主動(dòng)斑投射器；
[0075] 主動(dòng)斑投射器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4所示。主要包括LED閃光燈，聚光鏡，前菲涅爾透 鏡，散斑片，后菲涅爾透鏡以及鏡頭。LED閃光燈發(fā)出的光通過(guò)聚光鏡的漫反射作用投射在 前菲涅爾透鏡上，通過(guò)前菲涅爾透鏡形成平行于軸線的光束，穿過(guò)散斑片再通過(guò)后菲涅爾 透鏡將平行光會(huì)聚在鏡頭的光心位置，然后光線將會(huì)投射到物體表面。其中應(yīng)保證LED閃光 燈的光心距離前菲涅爾的距離為前菲涅爾透鏡的焦距，后菲涅爾透鏡與鏡頭光心的距離為 后菲涅爾透鏡的焦距。考慮到大視場(chǎng)和高亮度投射，LED燈可替換為大功率陣列式垂直腔面 發(fā)射激光器。
[0076] 散斑片是將電子制作的隨機(jī)散斑圖案通過(guò)激光刻蝕在玻璃上形成的（見(jiàn)圖5)。根 據(jù)測(cè)量幅面的大小，考慮到相機(jī)的光軸與運(yùn)動(dòng)物體的表面并不垂直，隨機(jī)散斑需要針對(duì)斜 光軸的情況制作相應(yīng)橢圓形狀的散斑。為此，編寫程序生成了可調(diào)節(jié)長(zhǎng)短大小的橢圓形電 子散斑模板，見(jiàn)圖6(b)所示，圖6(a)為調(diào)整電子散斑圖案布局大小等參數(shù)的對(duì)話框。
[0077] 常見(jiàn)的布置形式為將主動(dòng)斑投射器與雙目黑白相機(jī)放置在一起，構(gòu)成一個(gè)測(cè)量 頭，主動(dòng)斑投射器如圖7所示，主動(dòng)斑投射器與兩個(gè)黑白相機(jī)組成的測(cè)量頭如圖8(a)所示， 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8(b)所示。調(diào)整主動(dòng)斑投射器鏡頭的光圈以及測(cè)量頭上黑白相機(jī)的焦距與 光圈，保證相機(jī)采集到的散斑圖像清晰。
[0078] 第二步、多測(cè)量頭全局標(biāo)定:通過(guò)在測(cè)量視場(chǎng)中布置標(biāo)定板來(lái)標(biāo)定每個(gè)測(cè)量頭中 相機(jī)的內(nèi)外方位元素，接著確定測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣；
[0079] 首先，在地面上對(duì)每個(gè)測(cè)量頭進(jìn)行獨(dú)立標(biāo)定。將標(biāo)定板（圖9)放置在測(cè)量距離內(nèi)， 改變標(biāo)定板或者測(cè)量頭的姿態(tài)均可，同時(shí)用相機(jī)采集多張狀態(tài)照片，優(yōu)選8張，可求解出每 個(gè)測(cè)量頭中黑白相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)。下面需要確定測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系變換關(guān)系。
[0080] 如圖3所示測(cè)量頭1、測(cè)量頭2和測(cè)量頭3,以建立測(cè)量頭1、測(cè)量頭2兩個(gè)測(cè)量頭的坐 標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系為例，將三個(gè)測(cè)量頭安裝在測(cè)量臺(tái)上，然后將標(biāo)定板放置在槳葉運(yùn)動(dòng)的高度， 且在測(cè)量頭1、測(cè)量頭2兩個(gè)測(cè)量頭的公共視場(chǎng)內(nèi)，保證兩個(gè)測(cè)量頭所能看到的相同編碼點(diǎn) 的數(shù)目至少為4個(gè)且不共線。兩個(gè)測(cè)量頭同時(shí)采集照片，通過(guò)三維重建，可以計(jì)算這些公共 點(diǎn)在兩個(gè)不同坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。通過(guò)SVD分解或者四元數(shù)法可求解出兩個(gè)坐標(biāo)系的變換矩 陣。對(duì)測(cè)量頭2、測(cè)量頭3兩個(gè)測(cè)量頭進(jìn)行相同的操作。
[0081] 這樣僅需通過(guò)兩次放置標(biāo)定板，可求出測(cè)量頭1、測(cè)量頭3兩個(gè)測(cè)量頭的坐標(biāo)系變 換至中間的測(cè)量頭的坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)和平移矩陣。
[0082] 這個(gè)標(biāo)定板也可以用別的板代替，只要上面布置的編碼點(diǎn)滿足上述公共視場(chǎng)編碼 點(diǎn)數(shù)目大于4且不共線即可。當(dāng)然，也可以考慮制作較大的標(biāo)定板，先用攝影測(cè)量求出標(biāo)定 板上編碼點(diǎn)的坐標(biāo)，定出全局坐標(biāo)系。在測(cè)量臺(tái)上固定好三個(gè)測(cè)量頭后，將標(biāo)定板放置在槳 葉高度，擺動(dòng)8個(gè)狀態(tài)并同時(shí)拍照即可完成所有標(biāo)定工作，只是這樣很大的標(biāo)定板在空中擺 放比較困難，地面上的大型運(yùn)動(dòng)物體可以這樣標(biāo)定。
[0083]第三步、利用多測(cè)量頭采集第一步制作的主動(dòng)斑投射器投射在運(yùn)動(dòng)物體表面的散 斑圖案，每個(gè)測(cè)量頭分別得到兩幅散斑圖像；
[0084] 以旋轉(zhuǎn)槳葉為例：首先槳葉轉(zhuǎn)速與頻譜儀的頻率相同，保證槳葉在雙目黑白相機(jī) 的視場(chǎng)內(nèi)時(shí)，頻譜儀正好將光打到槳葉上，同時(shí)通過(guò)軟件控制，使主動(dòng)斑投射器瞬間把清晰 的散斑投射到槳葉表面，這時(shí)相機(jī)快速采集表面附著有散斑的槳葉圖像，如此則完成一次 采集，每個(gè)測(cè)量頭分別得到兩幅散斑圖像，獲得了該時(shí)刻下用于計(jì)算槳葉形貌的圖像數(shù)據(jù)。 用下述步驟可快速求解出槳葉形貌。如要繼續(xù)測(cè)量，可當(dāng)槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)一周后，頻閃儀再次打 光，主動(dòng)斑投射器同時(shí)投射，然后測(cè)量頭采集照片，如此循環(huán)。
[0085] 第四步、針對(duì)每個(gè)測(cè)量頭得到的兩幅散斑圖像，采用數(shù)字圖像相關(guān)法進(jìn)行圖像匹 配，同時(shí)利用第二步中每個(gè)測(cè)量頭中相機(jī)的內(nèi)外方位元素對(duì)圖像匹配后的散斑圖像進(jìn)行三 維重建，每個(gè)測(cè)量頭將得到一幅點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0086] 在數(shù)字圖像相關(guān)法中，對(duì)每個(gè)測(cè)量頭中獲得的兩幅圖像，劃分子區(qū)以后，使用的子 區(qū)相似度評(píng)價(jià)函數(shù)為
[0088]式中：p = [u，v]為相關(guān)參數(shù)向量，f (xli，yli)為左圖像點(diǎn)（xli，yli)的灰度值，g (111，71〇為右圖像點(diǎn)(111，71〇的灰度值。
[0089]參考子區(qū)和目標(biāo)子區(qū)間可看作是單純地剛性平移。因此，采用下式描述目標(biāo)子區(qū) 的偏移情況： xr = xi+u.
[0090] < yr = yi + v
[0091] 式中：[u，v]為左右對(duì)應(yīng)圖像點(diǎn)[x，y]圖像坐標(biāo)方向上的偏移量。
[0092] 常規(guī)的圖像相關(guān)計(jì)算劃定的子區(qū)形狀為長(zhǎng)方形，如圖10(a)所示;這種長(zhǎng)方形網(wǎng)格 中，每個(gè)點(diǎn)向相鄰四個(gè)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)散。本發(fā)明中所述子區(qū)域采用如圖10(b)所示的等邊三角形 子區(qū)，所述等邊三角形子區(qū)域中每個(gè)點(diǎn)向相鄰六個(gè)點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)散。這使得種子點(diǎn)擴(kuò)散的效率 和對(duì)散斑圖像子區(qū)的利用率提高。
[0093] 本發(fā)明采用散斑投射法與傳統(tǒng)的在表面噴涂制造散斑在進(jìn)行圖像匹配是均采用 了數(shù)字圖像相關(guān)法，本發(fā)明采用的數(shù)字圖像相關(guān)法具有如下特點(diǎn)：
[0094] 1)圖像存在弱相關(guān)性，測(cè)量頭受實(shí)驗(yàn)臺(tái)安放位置限制，相機(jī)測(cè)量光軸與被測(cè)槳葉 表面的傾角較大，使單個(gè)測(cè)量頭采集得兩幅圖像的相關(guān)性微弱，為此，計(jì)算整體灰度梯度的 平方和相關(guān)性，在兩幅圖像中優(yōu)選一個(gè)相關(guān)度最高的子區(qū)作為種子；以種子格為中心進(jìn)行 鄰域網(wǎng)格擴(kuò)散計(jì)算，對(duì)己生成的每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行置信度評(píng)價(jià);將最優(yōu)網(wǎng)格作為新種子格進(jìn)行 重新擴(kuò)散，最終實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)槳葉的弱相關(guān)圖像精確匹配和網(wǎng)格擴(kuò)散。
[0095 ] 2)邊緣輪廓區(qū)域識(shí)別，形貌測(cè)量需要準(zhǔn)確地找到運(yùn)動(dòng)物體的外邊緣，這樣重建的 結(jié)果不會(huì)包括物體外部的無(wú)關(guān)區(qū)域。本發(fā)明采用基于圖像灰度梯度的方法剔除圖像中無(wú)效 計(jì)算區(qū)域。
[0096]使用Sobel梯度算子求出圖像梯度。
[0097] = 2g.(.x +1，j) - 2g(x - 1，.V)十呈.(.X +1, y - 1) - g(x -- 1) + g.〇 +1, )，+1) - g(x - 1, y +1.) ' 8V= ^S(x? y + ^)~~ y """ U + ^(-^ ++1) ~ g(x +1, .y ~1) + -1, y +1) - g(x ~l,y - 1) 8(x,y)^^8；+g2}
[0098] 灰度梯度反映的是該像素處的灰度值與周圍像素灰度值的差異程度。當(dāng)圖像子區(qū) 位于運(yùn)動(dòng)物體內(nèi)部時(shí)，由于表面附著散斑，子區(qū)中的特征較多，每個(gè)像素的灰度值與周圍的 差異比較劇烈，則平均梯度值較大。
[0099] 當(dāng)子區(qū)處于運(yùn)動(dòng)物體外部區(qū)域時(shí)，由于子區(qū)內(nèi)相鄰像素之間的變化比較平靜，平 均梯度值較小。因此，引入梯度均值閾值，如果小于這個(gè)閾值，就認(rèn)為是非物體表面，放棄這 個(gè)子區(qū)的匹配。灰度梯度的計(jì)算如下式：
[0101]當(dāng)子區(qū)處于運(yùn)動(dòng)物體邊緣時(shí)，計(jì)算得到平均梯度可能仍然滿足要求，這時(shí)通過(guò)梯 度在子區(qū)中分布的均勻性來(lái)判斷是否是邊緣。理論上，當(dāng)子區(qū)全部為運(yùn)動(dòng)物體表面時(shí)，梯度 重心應(yīng)該接近子區(qū)的幾何中心。如果子區(qū)為物體邊緣，則該子區(qū)中出現(xiàn)的情況是一邊有散 斑特征，另一邊無(wú)散斑特征。計(jì)算得到的梯度重心將會(huì)向著無(wú)散斑特征的區(qū)域偏移。無(wú)散斑 區(qū)域越大，梯度重心偏離子區(qū)幾何中心越大。為此設(shè)定一個(gè)閾值，當(dāng)梯度重心不在以幾何中 心為圓心，閾值為半徑d的圓內(nèi)時(shí)，放棄計(jì)算該子區(qū)。梯度重心可用下式計(jì)算：
[0104] 第五步、點(diǎn)云全局對(duì)齊:利用第二步中獲得的測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣將多 個(gè)測(cè)量頭獲得的多幅點(diǎn)云數(shù)據(jù)變換到同一個(gè)坐標(biāo)系下，并進(jìn)行多幅點(diǎn)云融合，最終得到完 整的運(yùn)動(dòng)物體模型。
[0105] 如圖3所示的測(cè)量頭1、測(cè)量頭2和測(cè)量頭3,己知測(cè)量頭1、測(cè)量頭2和測(cè)量頭3三個(gè) 測(cè)量頭的坐標(biāo)系分別為&，(：2和(：3，1^^和1\^為(^向(：」轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)和平移矩陣。
[0106] Cj = CiR(i,j)+T(i,j)
[0107]若測(cè)量頭1、測(cè)量頭2和測(cè)量頭3三個(gè)測(cè)量頭獲得的點(diǎn)云分別為，則可得 Pl，P3轉(zhuǎn)換至坐標(biāo)系C2下的點(diǎn)云為 P\= FiR(ia)+T{U2)
[0108] < p3 = p3r[X2)+t[X2)
[0109] 轉(zhuǎn)換完成后點(diǎn)云雖然在同一個(gè)坐標(biāo)系下，但是點(diǎn)云之間有重合部分，導(dǎo)致點(diǎn)云某 些部分臃腫，這會(huì)影響后期網(wǎng)格化的效率。應(yīng)該將重疊部分濾除。點(diǎn)云融合可采用以下兩種 實(shí)施例：
[0110] 一種是，給定距離閾值K，逐測(cè)量頭進(jìn)行K近鄰搜索。以Pi為基準(zhǔn)，在PjPP3中進(jìn)行K 近鄰搜索，搜索到的點(diǎn)則視為相同的空間點(diǎn)，刪除這些點(diǎn)。完成之后，消隱Pi，以P2中的保留 點(diǎn)云在P 3中進(jìn)行K近鄰搜索，同樣刪除P3中保留點(diǎn)云中相同的空間點(diǎn)。進(jìn)行這兩步比較，剩下 的保留點(diǎn)云就是最終的測(cè)量結(jié)果。
[0111] 同理，當(dāng)測(cè)量使用N個(gè)測(cè)量頭時(shí)，也是這樣依次用測(cè)量頭與全局中剩下點(diǎn)云進(jìn)行K 近鄰搜索，一共比較N-1次可得到測(cè)量結(jié)果。
[0112] 另一種是，基于空間立方體分割的篩選法。建立整幅點(diǎn)云的立方體包圍盒，并對(duì)其 進(jìn)行柵格分割，柵格的大小根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整。遍歷每個(gè)小矩形單元，若該單元中存在一個(gè)以上 的點(diǎn)，則保留其中任意一個(gè)(也可定義距離幾何中心最近的一個(gè)），其余的點(diǎn)刪除。剩下的點(diǎn) 就是最終的測(cè)量結(jié)果。
[0113] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】?jī)H限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所 提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于主動(dòng)斑投射器的三維形貌動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，其特征在于：所述方法包括以下 步驟： SlOO、制作主動(dòng)斑投射器； 5200、 多測(cè)量頭全局標(biāo)定:通過(guò)在測(cè)量視場(chǎng)中布置標(biāo)定板來(lái)標(biāo)定每個(gè)測(cè)量頭中相機(jī)的 內(nèi)外方位元素，接著確定測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣； S300、利用多測(cè)量頭采集步驟SlOO中制作的主動(dòng)斑投射器投射在運(yùn)動(dòng)物體表面的散斑 圖案，每個(gè)測(cè)量頭分別得到兩幅散斑圖像； S400、利用數(shù)字圖像相關(guān)法對(duì)步驟S300中每個(gè)測(cè)量頭得到的兩幅散斑圖像進(jìn)行圖像匹 配，同時(shí)利用步驟S200中每個(gè)測(cè)量頭中相機(jī)的內(nèi)外方位元素對(duì)圖像匹配后的散斑圖像進(jìn)行 三維重建，每個(gè)測(cè)量頭將得到一幅點(diǎn)云數(shù)據(jù)； S500、點(diǎn)云全局對(duì)齊：利用步驟S200中獲得的測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣將步驟 S400中每個(gè)測(cè)量頭獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)變換到同一個(gè)坐標(biāo)系下，并進(jìn)行多幅點(diǎn)云融合，最終得 到完整的運(yùn)動(dòng)物體模型。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于： 優(yōu)選的，步驟SlOO中所述的主動(dòng)斑投射器包括LED閃光燈，聚光鏡，前菲涅爾透鏡、散斑 片，后菲涅爾透鏡以及鏡頭； 其中，所述LED閃光燈發(fā)出的光通過(guò)聚光鏡的漫反射作用投射在前菲涅爾透鏡上，通過(guò) 前菲涅爾透鏡形成平行于軸線的光束，所述平行于軸線的光束穿過(guò)散斑片再通過(guò)后菲涅爾 透鏡會(huì)聚于鏡頭的光心位置，最后光束投射到運(yùn)動(dòng)物體表面。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟S200中所述的測(cè)量頭包括:主動(dòng)斑投 射器與雙目黑白相機(jī)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟S200中所述的通過(guò)在測(cè)量視場(chǎng)中布置 標(biāo)定板來(lái)標(biāo)定每個(gè)測(cè)量頭中相機(jī)的內(nèi)外方位元素具體包括： 將標(biāo)定板放置在測(cè)量頭的測(cè)量距離內(nèi)，改變標(biāo)定板或測(cè)量頭的姿態(tài)，保證標(biāo)定板在測(cè) 量頭的視場(chǎng)內(nèi)，利用雙目黑白相機(jī)同時(shí)采集多張圖像，求解測(cè)量頭中雙目黑白相機(jī)的內(nèi)外 參數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟S200中所述的確定測(cè)量頭之間的坐標(biāo) 系轉(zhuǎn)換矩陣具體包括以下步驟： 5201、 將所有測(cè)量頭都安裝在測(cè)量臺(tái)上，保證運(yùn)動(dòng)物體在測(cè)量頭的視場(chǎng)范圍內(nèi)； 5202、 按照測(cè)量頭在測(cè)量臺(tái)上的安裝順序，依次對(duì)相鄰兩個(gè)測(cè)量頭進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩 陣的計(jì)算； 5203、 根據(jù)相鄰兩個(gè)測(cè)量頭的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算任意兩個(gè)測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換 矩陣。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟S202具體包括以下步驟： 52021、 在標(biāo)定板上布置編碼點(diǎn)，將標(biāo)定板放置在運(yùn)動(dòng)物體位置處，且在屬于測(cè)量臺(tái)安 裝位置相鄰兩個(gè)測(cè)量頭的公共視場(chǎng)內(nèi)，保證所述兩個(gè)測(cè)量頭能測(cè)量到標(biāo)定板上相同編碼點(diǎn) 的數(shù)目至少為4個(gè)且不共線； 52022、 使用步驟S2021中所述的兩個(gè)測(cè)量頭同時(shí)采集圖像，對(duì)所述圖像進(jìn)行三維重建， 計(jì)算步驟S2021中所述相同的編碼點(diǎn)在兩個(gè)測(cè)量頭所在坐標(biāo)系下的坐標(biāo)； 52023、 基于步驟S2022，計(jì)算兩個(gè)測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣； 52024、 移動(dòng)標(biāo)定板，按照步驟S2021-2023中所述的方法，依次計(jì)算其余相鄰兩個(gè)測(cè)量 頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述步驟S2023具體包括:基于步驟S2022， 使用SVD分解或者四元數(shù)法求解兩個(gè)測(cè)量頭之間的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換矩陣。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟S203中所述任意兩個(gè)測(cè)量頭之間坐標(biāo) 系轉(zhuǎn)換矩陣為： Cj = CiR(i,j)+T(i,j) 其中，Ci、Cj為不同測(cè)量頭的坐標(biāo)系，和分別為Ci向Cj轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移 矩陣。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟S500中所述的點(diǎn)云融合具體包括以下 步驟： 55001、 設(shè)定距離閾值K; 55002、 對(duì)于N幅點(diǎn)云，以第一幅點(diǎn)云為基準(zhǔn)，在剩余N-I幅點(diǎn)云中進(jìn)行K近鄰搜索，搜索 到的點(diǎn)則視為相同空間點(diǎn)，刪除所述相同空間點(diǎn)； 55003、 消隱第一幅點(diǎn)云，以第二幅保留點(diǎn)云為基準(zhǔn)，在剩余N-2幅保留點(diǎn)云中進(jìn)行K近 鄰搜索，搜索到的點(diǎn)則視為相同空間點(diǎn)，刪除所述相同空間點(diǎn)； 55004、 依次消隱第i幅點(diǎn)云，以第i+Ι幅保留點(diǎn)云為基準(zhǔn)，在剩余N-(i+l)幅保留點(diǎn)云中 進(jìn)行K近鄰搜索，搜索到的點(diǎn)則視為相同空間點(diǎn)，刪除所述相同空間點(diǎn)； 55005、 直到消隱第N-2幅點(diǎn)云，以第N-I幅保留點(diǎn)云為基準(zhǔn)，在第N幅保留點(diǎn)云中進(jìn)行K 近鄰搜索，搜索到的點(diǎn)則視為相同空間點(diǎn)，刪除所述相同空間點(diǎn)，得到第N幅保留點(diǎn)云，所述 第N-I幅保留點(diǎn)云、第N幅保留點(diǎn)云與之前消隱的所有保留點(diǎn)云形成最終的融合結(jié)果。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：步驟S500中所述的點(diǎn)云融合具體包括以 下步驟： 5501、 建立整幅點(diǎn)云的長(zhǎng)方體包圍盒，并對(duì)其進(jìn)行柵格分割，得到多個(gè)長(zhǎng)方體單元； 5502、 遍歷每個(gè)長(zhǎng)方體單元，若某個(gè)長(zhǎng)方體單元中至少存在兩個(gè)點(diǎn)，則保留其中任意一 個(gè)，刪除其余的點(diǎn)，所有長(zhǎng)方體單元中保留的點(diǎn)為最終的融合結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G01B11/25GK105928472SQ201610541401
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年7月11日
【發(fā)明人】梁晉, 千勃興, 馮超, 張銘凱, 孟繁昌, 趙鵬亮
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)