恭喜东南大学邵新星获国家专利权
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龙图腾网恭喜东南大学申请的专利一种基于红外衍射光斑和双目视觉的浑水三维点云测量方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115200505B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-06发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210829794.7,技术领域涉及:G01B11/24;该发明授权一种基于红外衍射光斑和双目视觉的浑水三维点云测量方法是由邵新星;童子祥;谷柳凝;侯士通;胡晓函;吴刚;何小元设计研发完成,并于2022-07-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于红外衍射光斑和双目视觉的浑水三维点云测量方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种基于红外衍射光斑和双目视觉的浑水三维点云测量方法,该方法包括如下步骤:(1)搭建基于红外衍射光斑和双目视觉的水下光学三维形貌测量系统;(2)构建水下红外相机成像模型,对水下红外相机系统的折射参数进行标定,校正因为介质折射率不同导致的偏差;(3)在被测物体表面投射红外衍射光斑,作为被测物表面的形貌信息载体;(4)相机采集图像,基于浑水图像退化模型对采集的图像做图像增强处理;(5)通过计算得到某阶段物体表面局部光学三维形貌点云数据,移动光学测量装置得到各阶段物体表面局部光学三维形貌点云数据。本发明克服水下测量中的光线折射问题,消除了折射产生的误差,提高了水下光学测量方法的精度。
本发明授权一种基于红外衍射光斑和双目视觉的浑水三维点云测量方法在权利要求书中公布了:1.一种基于红外衍射光斑和双目视觉的浑水三维点云测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,搭建水下光学三维形貌测量系统,将红外相机、相机防水罩、相机固定架、DOE激光器根据测量方案合理放置并固定,使用标定板对红外相机的内参和外参进行标定;步骤2,根据步骤1中标定出的相机内参和外参,对水下相机的折射参数进行标定,得到水下折射成像模型,所述水下折射成像模型用以校正光线在经过不同介质时由折射率不同引起的误差,其中,对水下相机的折射参数进行标定,具体步骤如下:当步骤1中所述红外相机的个位为2个时,两台红外相机C0、C1放置于有透明平板观察窗的防水罩中,来自P点的光线经由水体、玻璃观察窗、空气三种介质成像于感光靶面,空气、玻璃、水的折射率分别为n1、n2、n3,倘若不做任何折射校正处理,得到的三维点即为P′,||P-P′||即为误差;在左相机坐标系C0-XYZ中,C0=0,0,0,C1=t=tx,ty,tz,其中t为相机外参中的平移矩阵,利用P′点在左相机C0和右相机C1中的坐标,可以得到光线向量l1和l1′: 则在左相机坐标系C0-XYZ中,l1和l1′向量所处的直线方程为: 根据空气层厚度D1以及折射面法向量n,可以得到折射面Π1的方程:Π1:nTX+D1=0光线l1和光线l1′与折射面Π1的交点分别为P1、P1′: 当光线经过空气和玻璃的折射面Π1时,由于折射率不同会发生折射,根据斯涅耳定律,折射后的光线向量l2和l2′分别为: 假设P1、P1′的坐标分别为X1,Y1,Z1和X1′,Y1′,Z1′,则l2和l2′向量所处的直线方程为: 根据玻璃层厚度D2以及折射面法向量n,可以得到折射面Π2的方程:Π2:nTX+D1+D2=0光线l2和光线l2′与折射面Π2的交点分别为P2、P2′: 同理,折射后的光线向量l3和l3′分别为: 利用最小二乘法计算l3和l3′的交点,可以得到真实物点P,即消除了折射的影响,因此,标定的折射模型中应包括以下参数:相机光心到观察窗内表面的距离D1,观察窗厚度D2,观察窗平面的法向量n=nx,ny,nz;步骤3,设置DOE激光器的参数,使DOE激光器在水下物体表面上投射的衍射光斑能够覆盖红外相机视场,并且单个光斑的大小在红外相机画面中占据5-10个像素,所述衍射光斑作为被测物表面的形貌信息载体;步骤4,通过红外相机采集红外光斑图像,基于水下图像退化模型,对采集的图像做图像增强处理,获得高质量红外衍射光斑;步骤5,通过计算得到某阶段物体表面局部光学三维形貌点云数据,移动光学三维形貌测量系统得到各阶段物体表面局部光学三维形貌点云数据。
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