[發明專利]三維實時攝像中光投影和圖像采集的裝置及其采集方法

無效

• 申請號: 200910029353.3
• 申請日: 2009-04-10
• 公開（公告）號: CN101556427A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 衡偉;王靖嫣
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G03B35/08
• 分類號: G03B35/08;G02B7/182
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 許 方

技術領域

本發明涉及一種三維攝像系統，尤其涉及一種三維實時攝像中光投影和圖像采集的裝置及其采集方法，屬于三維攝像圖像采集領域。?

背景技術

基于三角視覺原理的三維成像，在三維計算時需要目標兩個角度的信息。基于主動光投影的三維采集系統中，雙像機采集時，在雙像機光軸的角平分線上(或單像機采集時，在與單像機光軸線有一定夾角的方向上)一般需要有投影設備發出的光線，其發出的光路投影于采集目標。?

基于雙目像機的方法是通過兩個像機之間的相互關系來確定三維信息，其中結構光投影提供立體匹配時的特征信息，這種方法可以達到較好的精度，但需要兩套像機及其數字化采集設備，且兩個彩色像機之間的幾何和光電參數很難調整一致；基于單目像機的方法是通過像機與結構光投影設備之間的關系來確定三維信息，雖然只需一臺攝像機，但三維數據采集精度相對較低。?

發明內容

本發明為解決在三維攝像系統中用一個像機來采集三維數據的精度問題而提出一種三維實時攝像中光投影和圖像采集的裝置及其采集方法。?

一種三維實時攝像中光投影和圖像采集的裝置，包括數據采集裝置和光線投影裝置，還包括同步器，所述數據采集裝置包括像機、第一成像反光鏡、第二成像反光鏡和直角棱鏡，數據采集裝置固定在上平臺上方，所述光線投影裝置包括投影器件、第一投影反光鏡和第二投影反光鏡，投影器件固定在下平臺上方，其中：像機的成像光軸平行于上平臺的平面，直角棱鏡固定于像機正前方，直角棱鏡的兩個直角面垂直于上平臺的平面，像機的軸線和直角棱鏡的橫截面三角形的直角平分線保持一致，直角棱鏡的兩個直角面外表面為反光鏡面，第一成像反光鏡和第二成像反光鏡分別位于直角棱鏡的兩側并相對于直角棱鏡左右對稱，其鏡面均垂直于上平臺的平面，第一投影反光鏡置于投影器件的投影鏡頭前方，第二投影反光鏡置于直角棱鏡斜面前方并同時置于第一投影反光鏡的上方，兩個投影反光鏡鏡面相對，投影器件發出的光線經第一投影反光鏡和第二投影反光鏡的反射投影到像機正前方的采集目標上，投影的光線最后與像機的鏡頭成像軸線保持一致，投影器件連接同步器的輸入端，像機連接同步器的輸出端。?

一種基于上述三維實時攝像中光投影和圖像采集的裝置的采集方法，包括如下步驟：?

a.在像機前放置采集目標，激活像機進行觀察；?

b.根據需要取景范圍的大小，分別調節第一成像反光鏡和第二成像反光鏡與直角棱鏡對應的兩個直角鏡面的角度和距離，再觀察像機；?

c.觀察采集目標是否分別通過第一成像反光鏡和第二成像反光鏡及直角棱鏡的兩個直角鏡面成像于像機圖像的左右兩部分，若不是，則重復步驟b；?

d.打開投影器件，調節第一投影反光鏡和第二投影反光鏡之間的角度和距離，使得由投影器件發出的光線通過第一投影反光鏡和第二投影反光鏡的反射完全投射到采集目標上；?

e.觀察第二投影反光鏡上反射的光路是否與像機成像鏡頭的軸線保持一致，若不是，則重復步驟d；?

f.將像機的外觸發同步輸入端與投影器件的幀同步輸出端連接到同步器；?

g.激活像機和投影器件，調節同步器的相位選擇開關，直至像機與投影器件同步，最終可以清晰地從左右兩個角度采集到被投影器件光線投影下的目標圖像數據。?

本發明是一種實時三維攝像系統中光投影和用一個像機從兩個角度同時采集目標圖像的裝置及方法，其可以用一個像機從左右兩個不同角度采集目標圖像，投影設備可以將變化的圖像通過上述兩個采集光路的中間投影到采集目標上，通過同步器可以使采集與投影實時同步，兩路光路所需要的幾何和光電參數只要調整一個像機的幾何和光電參數，其左右采集對應的幾何和光電參數是一致的。本發明巧妙的安排投影器件的位置，并利用兩個反光鏡使得投影光路和像機的軸線一致。?

附圖說明

圖1是本發明裝置的俯視結構圖，圖中標號名稱：1、像機；2、第一成像反光鏡；3、第二成像反光鏡；4、直角棱鏡；5、采集目標；8、第二投影反光鏡；9、同步器；10、上平臺。?

圖2是本發明裝置的正視結構圖，圖中標號名稱：4、直角棱鏡；5、采集目標；6、投影器件；7、第一投影反光鏡；8、第二投影反光鏡；9、同步器；10、上平臺；11、下平臺。?

圖3是本發明裝置的圖像采集方法流程圖。?

具體實施方式