基于多目立體視覺(jué)的織物外觀重建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及織物折皺狀態(tài)下外觀形態(tài)的實(shí)時(shí)重建問(wèn)題，具體設(shè)及采集裝置設(shè)計(jì)、 系統(tǒng)初始化、多目重建等內(nèi)容，最終實(shí)現(xiàn)多種類型織物的外觀形態(tài)=維重建。
【背景技術(shù)】
[0002] 紡織品外觀性能諸如外觀平整度、折皺回復(fù)性能W及起毛起球等通常采用人工視 覺(jué)評(píng)價(jià)。該方法屬于主觀評(píng)價(jià)，受到個(gè)體生理、屯、理及環(huán)境因素的影響，精度低、再現(xiàn)性差， 難W滿足當(dāng)前檢測(cè)需求。因此需要通過(guò)建立相關(guān)快速、客觀、精確的評(píng)價(jià)方法。W上該些性 能的測(cè)定面臨的共性問(wèn)題是：需要獲得=維狀態(tài)下的外觀形態(tài)。機(jī)器視覺(jué)具有非接觸、速度 快、精度高、可重復(fù)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，因此，采用有效的=維重建方法，實(shí)現(xiàn)織物的外觀形態(tài)的重 建，尤為重要。然而目前的檢測(cè)方法仍未有通用的重建方法，能夠?qū)崿F(xiàn)織物該一柔性體的重 建。
[0003] 現(xiàn)有方法如激光=角測(cè)量技術(shù)實(shí)驗(yàn)精度受多種條件制約，如光柵精密度、攝像機(jī) 位置等。掃描過(guò)程慢、設(shè)備昂貴是制約其成為通用檢測(cè)手段的關(guān)鍵問(wèn)題。此外，目前的研究 技術(shù)嚴(yán)格規(guī)定檢測(cè)環(huán)境，特別是檢測(cè)時(shí)的光照、角度等。環(huán)境光源不同，檢測(cè)結(jié)果將會(huì)發(fā)生 改變，影響檢測(cè)結(jié)果。但由于檢測(cè)過(guò)程中，光源由于種類、電壓、頻閃等因素，無(wú)法達(dá)到理論 的一致性，因此需要解決環(huán)境光源變換的問(wèn)題，增強(qiáng)適應(yīng)性。光度立體視覺(jué)方法該方法需要 封閉的光照環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室的條件需要滿足該一要求，不能適應(yīng)自然光或戶外現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，對(duì)于 花色織物人存在一定檢測(cè)誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)織物的外觀形態(tài)的重建。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種基于多目立體視覺(jué)的織 物外觀重建方法，包括W下步驟：
[0006] 步驟1、在被測(cè)織物的上方安裝相機(jī)組，相機(jī)組包括N個(gè)呈環(huán)狀均勻分布的相機(jī)， N > 2,然后，采用標(biāo)定技術(shù)對(duì)相機(jī)組進(jìn)行標(biāo)；
[0007] 步驟2、在被測(cè)織物表面設(shè)置編碼點(diǎn)，同時(shí)，在編碼點(diǎn)之間的區(qū)域內(nèi)設(shè)置多個(gè)標(biāo)記 點(diǎn)，在被測(cè)織物旁設(shè)置標(biāo)尺；
[000引步驟3、采用標(biāo)定后的相機(jī)組對(duì)被測(cè)織物進(jìn)行多角度圖像拍攝，每相鄰兩幅拍攝得 到的圖像之間有重疊的編碼區(qū)域，采用尺度不變特征轉(zhuǎn)換特征點(diǎn)檢測(cè)與匹配，獲得每幅圖 像中的尺度不變特征轉(zhuǎn)換特征點(diǎn)，即SIFT特征點(diǎn)，利用SIFT特征點(diǎn)領(lǐng)域像素的梯度方向分 別為每個(gè)SIFT特征點(diǎn)指定方向參數(shù)；
[0009] 步驟4、利用SIFT特征點(diǎn)包含的位置、所處尺度及方向信息，為每個(gè)SIFT特征點(diǎn)確 定一個(gè)SIFT特征區(qū)域，計(jì)算每個(gè)SIFT特征區(qū)域內(nèi)梯度直方圖，生成具有獨(dú)特性的SIFT特 征向量，該SIFT特征向量是其所對(duì)應(yīng)的SIFT特征區(qū)域的圖像信息的抽象；
[0010] 步驟5、對(duì)每相鄰兩幅圖像中的SIFT特征點(diǎn)的相似性進(jìn)行判斷，得到匹配視差圖， 包括w下步驟：
[0011] 步驟5. 1、取當(dāng)前圖像中的任意一個(gè)SIFT特征點(diǎn)Xi，找出相鄰的圖像中與該SIFT 特征點(diǎn)xi對(duì)應(yīng)的SIFT特征向量的歐氏距離最近的前兩個(gè)SIFT特征向量所對(duì)應(yīng)的SIFT特 征點(diǎn)Xfi與SIFT特征點(diǎn)Xf2,若最近的距離除W次近的距離小于事先設(shè)定的比例闊值，則將 SIFT特征點(diǎn)xi與SIFT特征點(diǎn)X 判定為一對(duì)匹配的特征點(diǎn)，進(jìn)入步驟5. 2,否則，重復(fù)步驟 5. 1 ;
[001引步驟5. 2、計(jì)算得到當(dāng)前SIFT特征點(diǎn)xi與SIFT特征點(diǎn)X 的視差X i-Xr及空間坐 ，.沒(méi)/ 標(biāo)Z值Z，Z=-，式中，B為相機(jī)間光屯、距離，f為相機(jī)焦距。 X!-Xri
[0013] 步驟5. 3、返回步驟5. 1，直至遍歷完當(dāng)前圖像中的所有SIFT特征點(diǎn)，從而得到匹 配視差圖；
[0014] 步驟6、結(jié)合匹配視差圖及相機(jī)組標(biāo)定結(jié)果，生成=維空間坐標(biāo)，根據(jù)該=維空間 坐標(biāo)將所有圖像進(jìn)行重新排序并進(jìn)行歸一化處理；分別計(jì)算各組相鄰圖像的匹配結(jié)果，確 定多重匹配后的S維點(diǎn)坐標(biāo)；根據(jù)各組S維點(diǎn)坐標(biāo)得到各點(diǎn)在同一坐標(biāo)系下的S維點(diǎn)坐 標(biāo)；集束調(diào)整該=維點(diǎn)坐標(biāo)，得到整體優(yōu)化的=維點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)行漏缺點(diǎn)的填充，實(shí)現(xiàn)全視角 無(wú)遺漏重建。
[0015] 從上述技術(shù)方案可W看出，本發(fā)明基于表面特征的織物外觀形態(tài)重建系統(tǒng)具有W 下有益效果：
[0016] (1)通過(guò)多次測(cè)試實(shí)驗(yàn)，確定出多目配置的合理位置和相互關(guān)系，保證織物試樣滿 足檢測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需求（a.試樣尺寸38cmX38cm;b.試樣尺寸25cmX25cm);
[0017] (2)由于采用在線實(shí)時(shí)雙目采集裝置，穩(wěn)固了圖像的采集位置，模擬人眼視覺(jué)原 理，利用專有線程遙控拍攝圖像并及時(shí)將數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，因此具有較好 的穩(wěn)定性和即時(shí)性；
[001引 （3) SIFT特征點(diǎn)具有旋轉(zhuǎn)、仿射、光照及尺度不變性，能夠較好地檢測(cè)出織物圖像 局部特征明顯的點(diǎn)，該些點(diǎn)可作為后期圖像匹配和重建的"種子點(diǎn)"，具有較強(qiáng)的魯椿性；因 此解決目前已有研究中存在的依賴指定光源或特定光照度下的檢測(cè)要求，實(shí)現(xiàn)高度寬泛光 照條件下的檢測(cè)。
[0019] (4)本發(fā)明重點(diǎn)解決了 SIFT的篩選、種子匹配、種子擴(kuò)散等技術(shù)難點(diǎn)，通過(guò)區(qū)域適 應(yīng)的方式，在適度相容性機(jī)制下，尋找多個(gè)準(zhǔn)匹配點(diǎn)，并進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)選擇，提取最為符合的局 部特征點(diǎn)進(jìn)行匹配。實(shí)現(xiàn)了雙目圖像的稀疏匹配和稠密匹配，所采用的BF-NCC具有效率 高，檢測(cè)穩(wěn)定等特點(diǎn)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)織物圖像的快速匹配；
[0020] 妨通過(guò)逆運(yùn)算，利用多組匹配信息獲得了織物的空間高度信息，表達(dá)出目標(biāo)的世 界坐標(biāo)，從而重建出織物的=維外觀折皺形態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)時(shí)織物S維重建的流程圖；
[0022] 圖2環(huán)狀多視角采集裝置示意圖
[0023] 圖3A為棋盤格示意圖；
[0024] 圖3B為角點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果示意圖；
[0025] 圖4為左右圖像的立體標(biāo)定示意圖；
[0026] 圖5A為織物采集圖；
[0027] 圖5B為織物校正圖；
[002引圖6為尺度空間極值化處理過(guò)程圖；
[0029] 圖7為特征點(diǎn)檢測(cè)后效果圖；
[0030] 圖8為左右視圖種子點(diǎn)捜索機(jī)制示意圖；
[0031] 圖9為左右視圖稀疏匹配圖；
[0032] 圖10A為重建后的視差圖；
[0033] 圖10B為S維重建圖。
【具體實(shí)施方式】