(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 202211114960.1 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 浙江理工大 学 地址 310000 浙江省杭州市杭州经济技 术 开发区白杨街道 2号大街9 28号 (72)发明人 章家威　谌业清　李昊冉　李昕聪　 张烈山　 (74)专利代理 机构 绍兴市寅越专利代理事务所 (普通合伙) 33285 专利代理师 陈泽元 (51)Int.Cl. G06T 7/30(2017.01) G06T 7/73(2017.01) G06T 7/80(2017.01) G06V 10/80(2022.01)G06V 10/764(2022.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/11(2006.01) (54)发明名称 融合多组双目视觉系统的管径测量方法、 装 置及设备 (57)摘要 本发明公开了一种融合多组双目视觉系统 的管径测量方法、 装置及设备， 属于工业管道测 量技术领域， 方法包括： 利用点状激光光源对被 测管道外表 面进行标记， 并通过多组双目摄像机 获取管道的原始图像； 对原始图像进行预处理操 作， 并提取出由点状激光标记的特征点； 将特征 点通过匹配算法， 实现一组双目摄像机图像中同 名特征点的匹配， 并根据双目视觉测量原理实现 特征点的三维重建， 进而获得多组点云； 基于点 云之间的隐式关系， 实现多组点 云之间的坐标配 准， 即将所有点云统一到一个坐标系下； 根据点 云配准结果， 拟合空间圆计算， 获取所述管道的 管径。 本方案能够解决目前的检测方法和系统测 量精度不足， 无法实现在线测量， 结构复杂的技 术问题。 权利要求书3页 说明书13页 附图2页 CN 115393403 A 2022.11.25 CN 115393403 A 1.一种融合多组双目视觉系统 的管径测量方法， 所述多组双目视觉系统包括多组双目 摄像机， 多个激光器， 支架， 处理器以及管道， 所述支架横跨于所述管道， 所述多组双目摄像 机和所述多个激光器设置于所述支架上， 所述处理器与所述多组双目摄像机电连接， 其特 征在于， 包括： S101： 利用点状激光光源对被测管道外表面进行标记， 并通过所述多组双目摄像机获 取所述管道的原 始图像； S102： 对所述原 始图像进行 预处理操作， 并提取 出由所述 点状激光标记的特 征点； S103： 将所述特征点通过匹配算法， 实现一组双目摄像机图像 中同名特征点的匹配， 并 根据双目视 觉测量原理实现特 征点的三维重建， 进 而获得多组点云； S104： 基于所述点云之间的隐式关系， 实现多组点云配准， 即将所有点云统一到一个坐 标系下； S105： 根据所述 点云配准结果， 拟合空间圆计算， 获取 所述管道的管径。 2.根据权利要求1所述的融合多组双目视觉系统的管径测量方法， 其特征在于， 所述 S102包括： S1021： 将管道上的目标点的三维位置与所述原 始图像中的对应点关联； S1022： 对所述原 始图像进行立体校正。 3.根据权利要求2所述的融合多组双目视觉系统 的管径测量方法， 其特征在于， 所述特 征点包括： 所述多个激光器投射于所述管道上的标记点。 4.根据权利要求3所述的融合多组双目视觉系统 的管径测量方法， 其特征在于， 所述匹 配算法， 具体包括： S1031： 获取所述左摄像机拍摄图像 中提取的第一特征点集合， 并将所述第一特征点集 合转换为匹配基元FL， 获取所述右摄像机拍摄图像中提取的第二特征点集合， 并将所述第 二特征点集合转换为匹配 基元FR； S1032： 将所述匹配基元FL和FR按照正态分布进行归一化处理， 并计算所述匹配基元FL 和FR之间的斜 率， 将所述 斜率所在空间均匀 划分为n个区域； S1033： 根据每个所述斜率区域对所述匹配基元进行符号化操作， 通过将所述斜率转为 所述斜率所在区域对应的标签来对所述匹配 基元进行粗分类； S1034： 对两组所述匹配 基元进行动态规划， 并通过迭代操作获得唯一目标值。 5.根据权利要求4所述的融合多组双目视觉系统 的管径测量方法， 其特征在于， 所述动 态规划采用公式： 其中， 其中dp为状态变量矩阵， dp[i][j]为当前状态， 表示FL的前i匹配基元和FR的前j 匹配基元的最长匹配长度， dp[i ‑1][j‑1]为前一个 状态。 6.根据权利要求5所述的融合多组双目视觉系统的管径测量方法， 其特征在于， 所述 S104， 包括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115393403 A 2S1041： 所述多组双目摄像机中的每组摄像机获得不同点云， 将并将所述点云划分为源 点云和目标点云， 分别拟合所述源点云和所述 目标点云， 并分别计算所述源点云和所述 目 标点云的角度特 征序列， 进行归一 化处理； S1042： 进行互相关运 算后， 获得同名点匹配结果并获得初始变换； S1043： 将所述同名点匹配结果进行高斯牛 顿迭代； S1044： 在满足目标 条件后， 获得目标刚体 变换矩阵， 实现点云配准。 7.根据权利要求6所述的融合多组双目视觉系统 的管径测量方法， 其特征在于， 所述高 斯牛顿迭代采用公式： (H+I)ΔT＝b； ΔT＝[Δtx， Δty， Δtz， Δqx， Δqy， Δqz]； 其中， H＝∑JiTΩJiH， Ji为扰动误差的雅可比矩 阵； Δtx、 Δty、 Δtz为平移向量， Δqx、 Δqy、 Δqz为虚部， b＝∑JiTΩei(T)b。 8.根据权利要求7所述的融合多组双目视觉系统的管径测量方法， 其特征在于， 所述 S105包括： S1051： 获取三维点 集X{[x1,y1,z1],[x2,y2,z2]…[xn,yn,zn]}； S1052： 将所述 三维点集带入公式： S1053： 获得圆心坐标： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115393403 A 3