[發(fā)明專利]一種硬件智能化的結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610255984.7
• 申請(qǐng)日: 2016-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN105674916B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉凱;盧勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/25
• 分類號(hào): G01B11/25
• 代理公司: 51230 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉東;徐金瓊

本發(fā)明公開了一種硬件智能化的結(jié)構(gòu)光三維掃描的方法及系統(tǒng)，包括：控制器：經(jīng)過無線路由器向投影儀發(fā)送控制信號(hào)和向照相機(jī)發(fā)出方式選擇命令，對(duì)從照相機(jī)處接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以及完成三維重建；無線路由器：將控制器輸出的控制信號(hào)和方式選擇命令分別發(fā)送到投影儀和照相機(jī)，將照相機(jī)輸出的數(shù)據(jù)傳到控制器；投影儀：內(nèi)部設(shè)置有用來生成正弦光柵圖像的FPGA或DSP，投影儀對(duì)所述正弦光柵圖像在被測物體上進(jìn)行投影，產(chǎn)生變形光柵圖像；照相機(jī)：照相機(jī)對(duì)變形光柵圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)拍照，根據(jù)控制器選定的數(shù)據(jù)類型，照相機(jī)經(jīng)過無線路由器向控制器傳送原始數(shù)據(jù)或者傳送經(jīng)照相機(jī)內(nèi)的FPGA或DSP處理過的數(shù)據(jù)。本發(fā)明提高了三維掃描效率，有效減少控制器的工作量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能化的結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種硬件智能化的結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在三維視覺、缺陷檢測、三維測量等領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。目前，結(jié)構(gòu)光三維掃描技術(shù)通過在PC端存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)光圖片并將圖片輸出到投影儀進(jìn)行投影，再由PC端控制相機(jī)進(jìn)行拍攝，通過相機(jī)傳回的變形光柵圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重構(gòu)，從而計(jì)算出被掃描物體的三維信息。

相位測量輪廓術(shù)PMP是采用結(jié)構(gòu)光照明的主動(dòng)三維測量常用技術(shù)之一。一個(gè)完整的 PMP系統(tǒng)包括一個(gè)投射結(jié)構(gòu)光的投影儀，一個(gè)采集圖像的照相機(jī)，一個(gè)控制照相機(jī)和投影機(jī)并對(duì)采集到的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的控制器，控制器通常為計(jì)算機(jī)。具體測量過程為：控制器將需要投影的正弦光柵發(fā)送給投影機(jī)，投影機(jī)投射一組正弦光柵到被測物體表面，一組正弦光柵具有相同的周期，連續(xù)的兩次投射的光柵之間有一個(gè)相移，一組內(nèi)的每一次相移量是一定的；光柵投影到物體表面后會(huì)被物體的表面結(jié)構(gòu)所扭曲，照相機(jī)同步采集每次相移后的在物體表面產(chǎn)生形變的光柵圖像；采集得到的圖像發(fā)送給控制器，由控制器根據(jù)變形光柵計(jì)算物體的相位，再由相位重建物體的三維形貌。

傳統(tǒng)的主動(dòng)三維測量技術(shù)所有的編解碼過程都在控制器中完成，投影光柵由控制器生成，然后發(fā)送給投影機(jī)，照相機(jī)拍攝圖片后又將圖片發(fā)送給控制器進(jìn)行處理。

上述技術(shù)中，因?yàn)樗芯幗獯a工作由控制器完成，控制器的性能低下就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)過程效率低下。所有的計(jì)算過程由控制器完成，對(duì)控制器的性能要求高。數(shù)據(jù)傳輸量較大，尤其是在多頻PMP中，需要的投影光柵達(dá)幾十幅，直接傳輸圖片的方式顯得過程繁瑣，效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問題，提供了一種硬件智能化的結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)及方法，提高了掃描過程的效率，大幅度減少了控制器輸出和輸入的數(shù)據(jù)傳輸量，有效地降低了對(duì)控制器性能的要求，實(shí)用性高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種硬件智能化的結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)，包括：

控制器：預(yù)設(shè)光柵類型，經(jīng)過無線路由器向投影儀發(fā)送光柵類型編號(hào)和所預(yù)設(shè)的光柵類型的參數(shù)；經(jīng)過無線路由器向照相機(jī)發(fā)出方式選擇命令，所述方式選擇命令決定照相機(jī)經(jīng)過無線路由器傳向控制器的數(shù)據(jù)類型；對(duì)從照相機(jī)處接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以及完成三維重建；

無線路由器：將控制器輸出的光柵類型編號(hào)和所預(yù)設(shè)的光柵類型的參數(shù)發(fā)送到投影儀，將控制器發(fā)出的方式選擇命令發(fā)送到照相機(jī)，將照相機(jī)輸出的數(shù)據(jù)傳到控制器；

投影儀：內(nèi)部設(shè)置有可編程門陣列FPGA或數(shù)字信號(hào)處理器DSP，F(xiàn)PGA或DSP生成正弦光柵圖像,投影儀對(duì)所述正弦光柵圖像在被測物體上進(jìn)行投影，產(chǎn)生變形光柵圖像；

照相機(jī)：照相機(jī)對(duì)變形光柵圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)拍照，根據(jù)控制器選定的數(shù)據(jù)類型，照相機(jī)經(jīng)過無線路由器向控制器傳送原始數(shù)據(jù)或者傳送經(jīng)照相機(jī)內(nèi)的FPGA或DSP處理過的數(shù)據(jù)。

上述方案中，所述控制器設(shè)有依次連接的處理控制模塊、wifi模塊和天線模塊。

一種硬件智能化的結(jié)構(gòu)光三維掃描系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的方法，包括以下步驟：