[發明專利]基于機器視覺的遠程三維掃描系統及方法

在審

• 申請號: 201510408540.8
• 申請日: 2015-07-13
• 公開（公告）號: CN105157602A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 李博陽;馬福峰;耿楠;張志毅
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

1.一種基于機器視覺的遠程三維掃描系統，包括攝像機，其特征在于，所述的攝像機設置一對，安裝在水平的支架上，并使兩個攝像機的光軸相互平行且平行于水平面；兩個攝像機通過交換機連接至計算機系統；掃描物放置在兩個攝像機前方的公共視野區域內，利用激光器勻速掃射掃描物；該掃描系統還包括標定板和設置在標定板上的標定光源；

所述的計算機系統包括依次連接的圖像采集模塊、攝像機焦距標定模塊、系統標定模塊、圖像處理模塊和三維點云獲取模塊，其中：

圖像采集模塊，利用攝像機進行實時圖像采集；

攝像機焦距標定模塊，利用標定板完成攝像機焦距參數的標定；標定板在平行于攝像機光軸的方向上運動，攝像機在標定板的不同位置拍攝兩幅圖像，利用兩幅圖像及位移距離的幾何關系，計算得到攝像機焦距參數；

系統標定模塊，利用兩個攝像機獲得的標定板的圖像，根據投影關系和反對稱矩陣、羅德里格矩陣性質，求得攝像機的平移旋轉矩陣；

圖像處理模塊，在激光器掃射掃描物的過程中，對圖像采集模塊采集到的兩個攝像機拍攝的圖像進行預處理，并利用光條圖像上的光強極值點附近所有點的光強信息，實現兩幅圖像中光條的提取；

三維點云獲取模塊，利用系統標定模塊求得的平移旋轉矩陣，可在圖像處理模塊提取到的光條中心中，找到變換前后光條中心的匹配點，作為匹配點對；利用匹配點對與兩攝像機光軸中心，及其形成的兩直線，計算得到的交點為實際掃描物點的三維點坐標。

2.如權利要求1所述的基于機器視覺的遠程三維掃描系統，其特征在于，所述的攝像機的分辨率不低于1280×960像素，幀頻不低于25fps，在每一個攝像機的鏡頭與機身之間均依次加入普通濾光片和窄帶濾光片，其中窄帶濾光片中心波長為980nm，直徑為18mm，半帶寬為5nm，截止波長為400-1100nm，中心波長通透率大于80％；普通濾光片直徑為18mm，400-760nm截止，800nm-1100nm高透，厚度為2mm，透過率為92％。

3.如權利要求1所述的基于機器視覺的遠程三維掃描系統，其特征在于，所述的標定板包括板體，所述的標定光源采用激光二極管，在板體上呈十字形分布五個激光二極管，激光二極管中心波長為980nm，功率為100mw，工作電壓為2V，工作溫度為-10～40℃，中心波長透過率大于80％。