(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210924341.2 (22)申请日 2022.08.03 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114993207 A (43)申请公布日 2022.09.02 (73)专利权人 广东省智能机 器人研究院 地址 523808 广东省东莞 市松山湖园区学 府路1号5 栋 (72)发明人 张卫平　李晓涛　金炯华　朱海平　 黄培　倪明堂　张晟　吴淑敏　 (74)专利代理 机构 深圳市壹 壹壹知识产权代理 事务所(普通 合伙) 44521 专利代理师 库水龙 (51)Int.Cl. G01B 11/25(2006.01)G01C 11/00(2006.01) G06T 7/73(2017.01) G06T 7/80(2017.01) G06T 17/00(2006.01) 审查员 石隽菲 (54)发明名称 基于双目测量系统的三维重建方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于双目测量系统的三 维重建方法， 所述双目测量系统由一个带有双远 心沙姆镜头的工业相机和带有透视镜头的工业 投影仪组成， 所述方法包括： 步骤1： 设计双远心 沙姆镜头和透视镜头的成像模型； 步骤2： 标定得 到内参外参； 步骤3： 投影纹理， 相机捕捉条纹并 进行解相； 步骤4： 计算出双远心沙姆 ‑透视极线 方程； 步骤5： 进行二分搜索和线性搜索配对相位 值坐标； 步骤6： 采用中点算法求出反向三角化后 的三维坐标值。 本发明通过使用沙姆双远心镜头 相机和普通透视镜头投影的配置， 以及提出的双 远心沙姆 ‑透视极线方程模型和二分 ‑线性搜索 匹配算法， 有效提升了重建的景深范围， 精度以 及速度。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 114993207 B 2022.10.25 CN 114993207 B 1.一种基于双 目测量系统的三维重建方法， 其特征在于， 所述双目测量系统由一个带 有双远心沙姆镜 头的工业相机和带有透 视镜头的工业投影仪组成， 所述方法包括： 步骤1： 设计双远心沙姆镜 头和透视镜头的成像模型； 步骤2： 根据设计好的成像模型， 进行 标定， 得到所述相机和投影仪的内参外参； 步骤3： 投影仪投射出灰码+余弦条纹的纵向纹理， 相机捕捉条纹并进行解相， 求得相机 每个像素对应的相位； 步骤4： 依据双远心沙姆镜头和透视镜头的成像模型， 计算出位于相机和投影仪两者的 焦平面的双远心沙姆 ‑透视极线方程； 步骤5： 根据所述极线方程， 在投影的焦平面进行二分搜索和线性搜索配对相位值坐 标； 步骤6： 采用中点 算法求出对应两个 配对的相位 值坐标反向三角化后的三维坐标值； 步骤4中， 根据以下步骤计算双远心沙姆 ‑透视极线方程： 对于双远心沙姆相机中的标准非倾斜传感平面上的一个点 ,在装有透视镜头的投 影的焦平面上， 存在一条直线方程： ； 称为双远心沙姆 ‑透视极线方程， 其中， ； ； ； ； ； 为旋转矩阵， 为平移矩阵， 为焦距， 为直线斜率， 为直线截距。 2.如权利要求1所述的基于双目测量系统 的三维重建方法， 其特征在于， 步骤1中， 双远 心沙姆镜 头的成像模型如下： 设世界坐标系的一 点  ， 转换到相机坐标为： ； 为旋转矩阵， 为平移矩阵； 非畸变条件下， 图像平面物理坐标为： ；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114993207 B 2畸变后的坐标为： ； 为放大倍率， 为畸变系数； 代表标准非倾斜传感平面上的坐标， 考虑到沙姆镜头的倾斜效应， 需将标准非倾斜 传感平面上的点映射到倾 斜平面即 真正的相机传感芯片平面上， 此时有倾 斜矩阵：  ； 和 分别为光轴相对于相机传感平面的旋转方向角和倾 斜角； 经过倾斜映射后落在 传感芯片平面上的坐标为： ； 最后的像素坐标为： ； 为像素物理尺寸， 为图像中心像素坐标。 3.如权利要求1所述的基于双目测量系统 的三维重建方法， 其特征在于， 步骤1中， 透视 镜头的成像模型为： 设世界坐标系的一 点 ， 转换到相机坐标为： ； 为旋转矩阵， 为平移矩阵； 非畸变条件下， 图像平面物理坐标为： ； 畸变后的坐标为： ； 为焦距， 为畸变系数； 最后的像素坐标为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114993207 B 3