(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 202211046239.3 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 天津大学 地址 300000 天津市南 开区卫津路9 2号 (72)发明人 张效栋　房长帅　 (74)专利代理 机构 北京众合诚成知识产权代理 有限公司 1 1246 专利代理师 张海洋 (51)Int.Cl. G01B 11/00(2006.01) G01B 11/24(2006.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 7/13(2017.01) G06T 7/80(2017.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种通用型物体三维测量方法及装置 (57)摘要 本发明涉及三 维测量领域， 尤其涉及一种通 用型物体三维测量方法及装置， 所述一种通用型 物体三维测量方法包括： 利用所述待测物体基于 初始位置得到待测物体基础图像； 利用所述待测 物体基础图像得到待测物体三维测量数据， 通过 采集待测物体多角度图像数据进行处理， 通用性 强， 能针对透明、 漫反射、 高反射或不同材质物品 表面实现三维重建， 同时提升了测量识别的效 率， 降低了成本， 基于简单有效的标定思路有效 提升测量系统的重建精度。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115420196 A 2022.12.02 CN 115420196 A 1.一种通用型物体三维测量方法， 其特 征在于， 包括： S1、 利用待测物体 基于初始位置得到待测物体 基础图像； S2、 利用所述待测物体 基础图像得到待测物体三维测量数据； S2‑1、 利用所述待测物体 基础图像 基于小孔模型逆向追迹得到基础可视锥体； S2‑2、 利用所述基础可视锥体 基于标准 转轴旋转5 °后得到旋转可视锥体； S2‑3、 利用所述待测物体 基于固定转轴旋转5 °后得到当前视角的物体图像； S2‑4、 利用所述当前视角的物体图像基于小孔模型逆向追迹得到当前视角的可视锥 体； S2‑5、 利用所述当前视角的可视锥体和旋转可视锥体进行相交处理得到当前视角的锥 体相交区域， 利用所述当前视角的锥体相交区域作为相邻下一次旋转的基础可视锥体； S2‑6、 重复步骤S2 ‑3至S2‑5共70次后， 得到待测物体相交锥体点云； S2‑7、 利用所述待测物体相交锥体点云基于α ‑shape算法得到待测物体三维轮廓； S2‑8、 利用所述待测物体三维轮廓的图像基于最小包围盒算法得到待测物体三维测量 数据。 2.如权利要求1所述的一种通用型物体三维测量方法， 其特征在于， 利用所述基础可视 锥体基于标准 转轴旋转5 °后得到旋转可视锥体包括： 利用基准球 体进行标定处理得到标准 转轴； 利用基础可视锥体 基于标准 转轴旋转5 °后得到旋转可视锥体； 其中， 所述基准球 体的直径范围为5m m‑20mm。 3.如权利要求2所述的一种通用型物体三维测量方法， 其特征在于， 所述利用基准球体 进行标定处理得到标准 转轴包括： 利用所述基准球体基于初始位置每旋转5 °进行背光拍照处理得到基准球体旋转图像 集合； 利用所述基准球 体旋转图像集 合基于Sobel 算子得到基准球 体二维轮廓像素坐标； 利用所述基准球体二维轮廓像素坐标基于最小二乘法进行拟合处理得到基准球体球 心二维像素坐标； 利用所述基准球 体球心二维像素坐标 得到基准球 体像素直径； 利用所述基准球 体像素直径与基准球 体实际直径计算尺度因子； 利用所述尺度因子计算得到基准球 体球心三维坐标； 利用初始位置基准球 体球心三维坐标和旋转角度得到基准球 体球心旋转 三维坐标； 利用所述基准球体球心旋转三维坐标和基准球体球心三维坐标基于非线性迭代优化 法计算得到标准 转轴。 4.如权利要求3所述的一种通用型物体三维测量方法， 其特征在于， 利用所述基准球体 像素直径与基准球 体实际直径计算尺度因子的计算式如下： 其中， s为尺度因子， D为基准球 体实际直径， d为基准球 体像素直径。 5.如权利要求3所述的一种通用型物体三维测量方法， 其特征在于， 利用所述尺度因子权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115420196 A 2计算得到基准球 体球心三维坐标的计算式如下： 其中， (xi,yi,zi)为相机坐标系下基准球体球心三维坐标， s为尺度因子， A为相机内参， (ui,vi)为基准球 体球心二维像素坐标。 6.如权利要求3所述的一种通用型物体三维测量方法， 其特征在于， 利用初始位置基准 球体球心三维坐标和旋转角度得到基准球 体球心旋转 三维坐标包括： 利用基准球 体获取形式单位向量； 利用所述形式单位向量得到形式单位向量叉积矩阵； 利用所述形式单位向量叉积矩阵基于 旋转次数计算基准球 体旋转球心三维坐标。 7.如权利要求6所述的一种通用型物体三维测量方法， 其特征在于， 利用所述形式单位 向量叉积矩阵基于 旋转次数计算基准球 体旋转球心三维坐标的计算式如下： 其中， (xk,yk,zk)为基准球体旋转球心像 素三维坐标， L为单位矩阵， θk为旋转k次5 °后的 角度， M为形式单位向量的叉积矩阵， (x1,y1,z1)为初始位置下的基准球 体球心三维坐标。 8.如权利要求3所述的一种通用型物体三维测量方法， 其特征在于， 利用所述基准球体 球心旋转三维坐标和基准球体球心三维坐标基于非线性迭代优化法计算得到标准转轴的 计算式如下： 其中， p为标准转轴， (xi,yi,zi)为相机坐标系下基准球体球心三维坐标， (xk,yk,zk)为 基准球体旋转球心像素三维坐标。 9.一种通用型物品三维测量装置， 其特 征在于， 包括： 旋转转台(1)， 用于放置待测物体(4)或基准球 体(5)； 相机(2)， 用于获取背光板(3)上基准球 体(5)的图像； 背光板(3)， 用于 接收所述待测物体(4)或基准球 体(5)的成像； 所述旋转转 台(1)设置于靠近背光板(3)一侧， 所述基准球体(5)设置于旋转转 台(1)的 中央。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115420196 A 3