[發明專利]一種曲面展開成像裝置及方法

在審

• 申請號: 201410018864.6
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN104796631A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 楊大華;宗德祥;蔣渝;何永輝
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: H04N5/335
• 分類號: H04N5/335;G02B6/08
• 代理公司: 上海集信知識產權代理有限公司 31254
• 代理人: 周成;肖祎

技術領域

本發明涉及視覺應用中的成像裝置及方法，尤其是指一種曲面展開成像裝置及方法。

背景技術

對于曲面成像，現有常規做法是沿著待測曲面布置多臺相機，經各自進行照相后處理而成。如圖1所示，沿著待測待測曲面10周邊均勻布置多臺相機11-14，每臺相機負責待測曲面的一部分區域的照相（圖1中每個相機引出的雙點虛線所涉及到的待測待測曲面10的范圍為該相機對應的照相范圍），然后處理而成一張完整的待測待測曲面像。

如圖1所示，使用多臺相機可以覆蓋全部待測待測曲面10的范圍。但是也存在一系列的問題：如圖2所示，單個相機13所拍攝到的圖像范圍中，待測曲面10上的各點與相機中心點之間的距離不是一致的，最近與最遠的點相差距離為H，從而直接導致相機中所拍攝圖像分辨率出現顯著地差異，嚴重的，會產生成像不清晰的現象。另外，圖1所示的成像方式，如果實際應用中存在成像空間限制的話，將會無法部署各相機的位置。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的問題，提供一種曲面展開成像裝置，該裝置不僅能使曲面成像清晰，提高了曲面成像質量，還能最大限度的降低對成像空間的需求。

本發明的另一目的是提供一種曲面展開成像方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種曲面展開成像裝置，其包含：

一組自聚焦光纖陣列，是由多數根自聚焦光纖按照待測曲面的形狀相對應組合的線性排列，使各單根自聚焦光纖的頭部與待測曲面的相對距離保持一致，每根自聚焦光纖的頭部固定有聚焦光線的透鏡及成像用光源，每根自聚焦光纖將其對應的待測曲面的聚焦范圍部分的反射光吸收進光纖，并進行傳導；

相機，是帶有CCD圖像傳感器的相機，CCD圖像傳感器的靶面像素個數大于自聚焦光纖陣列中自聚焦光纖的根數，CCD圖像傳感器的靶面像素與所述自聚焦光纖陣列中的多數根自聚焦光纖對應相連，CCD圖像傳感器將自聚焦光纖陣列傳遞來的反射光信號轉換成圖像信號，并由相機中的成像處理器將待測曲面展開成平面成像。

所述自聚焦光纖陣列的排列密度由成像所需的分辨率決定，所需的分辨率高，排列密度密，反之，則排列密度疏。

所述單根自聚焦光纖的光源是環形發光光源。

本發明的另一目的是通過以下技術方案實現的：

一種曲面展開成像方法，其包含以下步驟：

S1，利用一組線性排列的自聚焦光纖陣列吸收待測曲面上的反射光，并進行傳導：

自聚焦光纖陣列是由多數根自聚焦光纖按照待測曲面的形狀相對應組合的線性排列，使各單根自聚焦光纖的頭部與待測曲面的相對距離保持一致，每根自聚焦光纖的頭部固定有聚焦光線的透鏡及成像用光源，每根自聚焦光纖將其對應的待測曲面的聚焦范圍部分的反射光吸收進光纖，并進行傳導；

S2，利用帶有CCD圖像傳感器的相機將自聚焦光纖陣列傳導的反射光信號轉換成圖像信號，并由相機中的成像處理器將待測曲面展開成平面成像：

CCD圖像傳感器的靶面像素個數大于自聚焦光纖陣列中自聚焦光纖的根數，CCD圖像傳感器的靶面像素與所述自聚焦光纖陣列中的多數根自聚焦光纖對應相連，CCD圖像傳感器將自聚焦光纖陣列傳遞來的反射光信號轉換成圖像信號，并由相機中的成像處理器將待測曲面展開成平面成像。

所述自聚焦光纖陣列的排列密度由成像所需的分辨率決定，所需的分辨率高，排列密度密，反之，則排列密度疏。

所述單根自聚焦光纖的光源是環形發光光源。

本發明的有益效果：

本發明的曲面展開成像裝置及方法提出的技術方案，能夠有效降低成像所需要的相機個數，降低了系統成本，且能夠實現在狹窄空間內成像，減少了安裝成像系統所需要的空間。本發明能實現相機到待測曲面各點等分辨率、等精度的圖像采集，從而實現對待測曲面高質量成像，能為后續曲面表面質量在線檢測系統輸入高清晰圖像，而有利于數據檢測的正確性。

為進一步說明本發明的上述目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本發明進行詳細說明。

附圖說明

圖1為現有曲面成像裝置示意圖；

圖2為圖1中單個相機所拍攝到的曲面上各點與相機之間距離不一致的示意圖；

圖3為本發明曲面展開成像裝置實施例之一的示意圖；

圖4為本發明曲面展開成像裝置實施例之二的示意圖；

圖5為圖3中自聚焦光纖陣列線性排列的示意圖；

圖6為圖3中單根自聚焦光纖的頭部結構圖；

圖7為圖3裝置成像示意圖；