(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210648000.7 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 深圳大学 地址 518000 广东省深圳市南 山区粤海街 道南海大道3 688号 (72)发明人 刘晓利　刘海珊　张小杰　汤其剑　 (74)专利代理 机构 深圳市精英专利事务所 44242 专利代理师 谭穗平 (51)Int.Cl. G06T 15/00(2011.01) G06V 10/74(2022.01) G06T 7/80(2017.01) G01M 11/02(2006.01) G01B 11/24(2006.01) (54)发明名称 一种基于线激光振镜扫描的双目三维重建 方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于线激光振镜扫描的 双目三维重建方法及系统。 该方法包括标定步 骤： 通过双目相机采集测量空间中不同姿态下的 标靶图像并进行对应点匹配； 计算双目相机的初 始内参和不同姿态下的双目相机的绝对外参； 并 基于构建的目标函数进行参数优化； 重建步骤： 通过线激光投射器投射各个角度的单条线激光 至被测场景， 并通过双目相机获取每一角度下的 激光光条图像对； 提取激光光条图像中的激光中 心线； 利用立体视觉的极线约束与激光中心线之 间的特征搜索出激光光条图像对中的对应匹配 点； 基于激光光条图像对中的对应匹配点， 根据 标定参数和测量模型计算出单个视角下物体的 三维点云数据。 本发明具有实现室内场景的高 效、 高精度三维重建的优点。 权利要求书3页 说明书8页 附图5页 CN 114998499 A 2022.09.02 CN 114998499 A 1.一种基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法， 其特 征在于， 包括： 标定步骤： 通过双目相机采集测量空间中不同姿态下的标靶图像， 并基于编码原则唯一性对所述 双目相机进行 标靶图像对应点匹配； 利用标靶的初始三维坐标和所述双目相机的初始内参， 基于相机成像模型， 计算并得 到不同姿态下的所述双目相机的绝对外参； 基于所述双目相机的绝对外参， 构建目标函数以优化所述标靶的初始三维坐标和所述 双目相机的内参和外参， 以获取精确的标定参数； 重建步骤： 通过线激光投射器投射各个角度的单条线激光至被测场景， 并通过所述双目相机获取 每一角度下的激光 光条图像对； 提取所述激光 光条图像中的激光中心线； 利用立体视觉的极线约束与激光中心线之间的特征搜索出所述激光光条图像对中的 对应匹配点； 基于所述激光光条图像对中的对应匹配点， 根据 所述标定参数和测量模型计算出单个 视角下物体的三维点云数据。 2.根据权利要求1所述的基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法， 其特征在于， 所述 利用标靶的初始三维坐标和所述双目相 机的初始内参， 基于相 机成像模型， 计算并得到不 同姿态下的所述双目相机的绝对外参， 包括： 将标靶平面作为世界坐标系得到标靶初始三维坐标； 将所述双目相机的出厂参数初值作为所述双目相机的初始内参； 基于相机成像模型， 计算并得到不同姿态下的所述双目相机的绝对外参 其中R,T分别为所述双目相机中的左相机 到右相机的旋转矩阵和平 移向量， i 为不同姿态。 3.根据权利要求2所述的基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法， 其特征在于， 所述 基于所述双目相机的绝对外参， 构建目标函数以优化所述标靶的初始三 维坐标和所述双目 相机的内参和外参， 以获取精确的标定参数， 包括： 构建如下目标函数以优化标定参数： 其中， j表示不同的三维标志点， 为所述双目相机的左相机和右相机的标志点 图像坐标， k1,K1,k2,K2为所述双目相机的初始内参， 为双目相机相对标靶世 界坐标的外参， Xj为标志点 三维空间坐标； 基于构建的所述目标函数， 利用LM算法进行迭代计算以优化并得到精确的所述标定参 数。 4.根据权利要求1所述的基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法， 其特征在于， 所述 通过线激光投射器投射各个角度的单条线激光至被测 场景， 并通过所述双目相机获取每一 角度下的激光 光条图像对， 包括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114998499 A 2控制所述线激光投射器投射单 条线激光至振镜； 使所述单条线激光经过振镜反射后照 射至被测物体的表面， 并通过所述双目相机获取 当前的所述激光 光条图像对； 控制所述振镜转动预设角度并带动单条线激光变化角度， 并通过所述双目相机同步获 取每一角度下的激光 光条图像对。 5.根据权利要求1所述的基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法， 其特征在于， 所述 提取所述激光 光条图像中的激光中心线， 包括： 按如下灰度重心法公式提取 所述激光中心线： 其中， (xv,v)表示激光光条图像中第v列的激光中心点， I(u,v)表示激光光条图像中坐 标(u,v)的像素灰度值， u＝1,2,3, …,U， v＝1,2,3 …,V， U表示激光光条中激光中心点的行 数， V表示激光 光条中激光中心点的列数。 6.根据权利要求5所述的基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法， 其特征在于， 所述 利用立体视觉的极线约束与激光中心线之间的特征搜索出所述激光光条图像对中的对应 匹配点， 包括： 按如下极线方程的约束公式， 利用所述双目相机中左相机和右相机下对应的两个激光 中心点， 求取并得到左相机和右相机下的左极线和右极线： 其中， mr和ml分别表示所述双目相机中左相机和右相机下对应的两个激光中心点， 表 示齐次坐标， F表示基础矩阵， KL,KR分别表示左相机和右相机的内部参 数， R,T表示左相机到 右相机的旋转平 移变换矩阵； 拟合所述极线方程上最邻 近的十个激光中心点的多项式方程， 结合多项式方程与极线 方程求取交点， 并作为对应匹配点； 遍历所述左相机下的激光中心线上所有的激光中心点， 计算所述右相机下的极线方程 与激光中心线的交点， 完成立体匹配； 或者遍历所述右相 机下的激光中心线上所有的激光 中心点， 计算所述左相机下的极线方程与激光中心线的交点， 完成立体匹配。 7.根据权利要求1所述的基于线激光振镜扫描的双目三维重建方法， 其特征在于， 所述 基于所述激光光条图像对中的对应匹配点， 根据所述标定参数和测量模型计算出单个视角 下物体的三维点云数据， 包括： 根据所述双 目相机的光心和所述激光光条图像对中的对应匹配点获取测量空间中的 两条异面 直线； 根据公垂线性质， 按如下公式计算并得到坐标点 Q1和Q2： 其中， Q1表示左相机的光心与匹配点P1的连线所在直线上任意一点， Q2表示右相机的光权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114998499 A 3