[實用新型]一種基于雙目視覺的鏡面物體測量裝置有效

申請號：	201320198429.7	申請日：	2013-04-18
公開（公告）號：	CN203231736U	公開（公告）日：	2013-10-09
發明（設計）人：	王國強;趙吉賓;夏仁波;李論;付生鵬;楊林	申請（專利權）人：	中國科學院沈陽自動化研究所
主分類號：	G01B11/25	分類號：	G01B11/25
代理公司：	沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002	代理人：	周秀梅;許宗富
地址：	110016 遼***	國省代碼：	遼寧;21
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于雙目視覺物體測量裝置
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【說明書】：

技術領域

本實用新型涉及一種輪廓三維重建技術，尤其涉及一種利用雙目相機的鏡面物體表面三維輪廓測量裝置。?

背景技術

隨著測量需求的增加和光電技術的發展，基于視覺的非接觸測量技術得到了快速發展。物體的三維形狀視覺測量在逆向工程、機器人視覺、質量檢測、數字醫療、文物保護、影視廣告以及服裝制造等諸多領域具有廣泛的應用。鏡面物體表面三維輪廓測量技術有重要的應用價值。在工程中，存在大量鏡面表面需要測量。例如，在機械制造、文物保護和質量控制等領域，光學元件表面、噴涂車身、拋光模具、液體表面、文物陶瓷等鏡面高反光表面的精確測量需求日趨強勁。對于這些鏡面物體表面的測量十分困難或者無能為力。對于鏡面物體表面的測量，目前工業上主要采用兩種方法。一種是采用三坐標測量機或三維測量手臂等接觸式測量設備，效率很低，而且容易對鏡面表面產生破壞性的影響；其二，也是一種的慣用做法是對物體進行噴涂處理，使其表面呈現漫反射光學特性，再利用現有成熟的結構光技術進行表面掃描。但噴涂粉末不但會污染物體表面，還會影響三維測量精度，顯然該方法嚴重削弱了光學方法的非接觸優點。其它的非接觸測量方法包括被動式和主動式兩類。其中被動式方法包括“基于光度學的測量技術”和“從鏡面反射成分恢復面型技術”，這些技術的數據處理過程復雜，并且精度較低。主動測量只要是采用結構光測量技術。其中，點結構光技術一般采用激光光源，通過電流計掃描部件精確控制出射光線的方向，對目標物體進行逐點掃描，測量其梯度，測量效率很低。采用光帶掃描技術部分提高了測量的效率。面結構光技術，根據面結構光的編碼方式的不同又可分為圖案編碼和相位編碼兩類方法，后者一般稱為條紋投射技術。這種技術采用漫射結構光源，將強度為正弦分布的結構光投射到物體表面，通過條紋相位計算被測表面的梯度。這種方法可直接獲得全場信息，無需掃描裝置，效率很高。上述三種結構光技術都是只能測得被測面的梯度分布，必須通過數值積分法才能得到被測面對高度信息，計算較為復雜，有較大的累積誤差。鏡面測量比較困難的原因主要有兩個方面：首先是鏡面反射成分的檢測。如何判斷一個圖像特征對應著真實的場景點還是另一個?場景點的鏡面反射？這一模糊性給基于特征檢測和匹配的視覺技術提出了一個嚴峻的問題。其次，鏡面反射時，光束的反射方向取決于入射方向和物體表面法線方向，使圖像采集系統難以捕捉到反射光線，即使捕捉到反射光線，被測鏡面物體的面形數據也嚴重依賴于物面的法向信息。至于透明體的測量，由于受到鏡面反射和內部折射的雙重影響，變得尤為困難。?

實用新型內容

本實用新型的目的，在于提供一種通用的、非接觸的鏡面物體表面三維輪廓測量裝置和測量方法，可實現非接觸測量，測量效率和測量精度都有很大程度提高。?

為達到上述目的，本實用新型采用下述技術方案：一種基于雙目視覺的鏡面物體測量裝置，計算機與LCD液晶顯示器、相機連接；LCD液晶顯示器置于被測鏡面物體上方；?

LCD液晶顯示器用于接收計算機的控制信號生成正弦條紋圖案，并將這些條紋圖案投射在被測物體的表面上；?

計算機用于將相機采集的被測物體表面的條紋圖像轉換成被測量物體的表面輪廓。?

所述LCD液晶顯示器的液晶屏水平向下放置。?

所述相機為兩個工業相機，安裝在LCD液晶顯示器的一側且相對于被測物體對稱。?

本實用新型具有以下有益效果及優點：?

1.本實用新型的整個測量系統主要由LCD液晶顯示器、兩個工業相機、計算機組成，系統結構簡單。可實現非接觸測量，無需傳統測量技術中的各類接觸式測頭，降低了測量成本，提高了測量效率。?

2.本實用新型采用水平和垂直條紋投影技術代替原有技術中的固定光源，可獲得多組物面相位分布。?

3.本實用新型根據同名點等相位原則可以確定顯示器上點和被測物體上點以及相機像平面上點的對應關系。?

4.本實用新型根據雙目視覺技術可以直接得到出射和入射光線方程。通過搜索算法可以直接計算鏡面物體表面點的空間坐標，避免了原有方法中存在的數值積分過程，同時也避免了累積誤差，測量精度高。?