利用单数码相机自由拍摄进行物体三维测量的方法

摘要

一种利用单数码相机自由拍摄进行物体三维测量的方法，属测试技术。该方法包括测量准备、图像摄取、编码点的识别与定位、相机位姿确定、目标曲线提取、同名曲线的自动匹配优化、目标曲线的三维重建七个步骤。其特征在于：三维测量用一个数码相机、一台电脑、一组编码点和一把标尺，测量时先对被测物体上需要测量的目标曲线进行标记，以利于图像识别；在被测物体周围放置标尺和一组编码点；再手持一个数码相机以自由拍摄方式获得被测物体的一组图像；根据这组图像，自动精确计算各次拍摄时的相机位置与姿态；提供使用者方便的交互手段，实现对标识曲线的半自动提取和不同图像中同名曲线的优化匹配，从而自动计算出所标识曲线结构上的三维点列信息。

主权项

1.一种利用单数码相机自由拍摄进行物体三维测量的方法，其特征在于，包括测量准备、图像摄取、编码点的识别与定位、相机位姿确定、目标曲线提取、同名目标曲线的自动匹配优化、目标曲线的三维重建七个步骤，具体步骤在于：首先以被测物体的特征线和进行数字化模型重建所需要的物体表面的关键截面线为目标曲线，对这些目标曲线进行标记，使其在颜色亮度上明显区别于被测物体本身的颜色，以利于图像识别；在被测物体周围放置一把标尺和一组编码点；然后手持一个数码相机以自由拍摄方式获得被测物体的一组图像，该组图像中的每一幅图像至少与另一幅图像之间有共同可见的5个以上编码点；根据这组图像，自动精确计算各次拍摄时的相机位置与姿态；然后使用者只需要分别在两幅图像上用鼠标在共同可见的同一条目标曲线附近取点，使这些点的连线大致反映相应的图像曲线轮廓，然后测量软件系统迭代地使图像曲线轮廓的能量达到最小，从而自动将交互勾勒的大致图像曲线轮廓最佳地贴合到图像曲线上；采用动态规划法来获得同名目标曲线上象素点的初始匹配，再通过非线性优化方法使同名目标曲线上所有匹配点对到各自极线的距离之和达到最小，实现图像对上同名目标曲线点列的最优匹配；进而根据立体三角原理计算出点列的三维坐标。