[發明專利]基于數字微鏡器件的主動式高速三維視覺裝置

在審

• 申請號: 201711104718.5
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107830817A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 劉一清;孫仲健
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G01S13/08
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙)31215
• 代理人: 徐筱梅,張翔

1.一種基于數字微鏡器件的主動式高速三維視覺裝置，其特征在于該裝置包括：PC機（1）、控制電路（2）、數據處理模塊（3）、雷達（4）、電機（5）、數字微鏡模塊（6）、攝像頭（7），所述PC機（1）與控制電路（2）連接；控制電路（2）分別與雷達（4）、電機（5）、數字微鏡模塊（6）、攝像頭（7）連接；電機（5）分別與數字微鏡模塊（6）、攝像頭（7）連接；數字微鏡模塊（6）與攝像頭（7）連接；攝像頭（7）與數據處理模塊（3）連接；其中：

所述控制電路（2）包括FPGA（21）、4核Cortex-A9處理器（22）、AS接口（23）、USB接口（24）、LED（25）、按鍵（26）及UART接口（27）,所述FPGA（21）分別與AS接口（23）、4核Cortex-A9處理器（22）連接；4核Cortex-A9處理器（22）分別與USB接口（24）、LED（25）、按鍵（26）及UART接口（27）連接；

所述數據處理模塊（3）包括4核Cortex-A9處理器（31）、USB接口（32）、DDR3（33）、MIPI接口（34）及eMMC（35）,所述4核Cortex-A9處理器（31）分別與USB接口（32）、DDR3（33）、MIPI接口（34）及eMMC（35）連接；

所述數字微鏡模塊（6）包括光源（61）、勻光光棒（62）、棱鏡透鏡組（63）、數字微鏡器件（64）、透鏡陣列（65），所述光源（61）與勻光光棒（62）連接；勻光光棒（62）與棱鏡透鏡組（63）連接；棱鏡透鏡組（63）與數字微鏡器件（64）連接；數字微鏡器件（64）與透鏡陣列（65）連接。

2.根據權利要求1所述裝置，其特征在于所述裝置實現主動高速三維視覺功能包括以下具體步驟：

步驟1：PC機控制雷達探測物體

ⅰ）PC機通過控制電路使雷達開始工作；

ⅱ）雷達將探測到的待測物體距離信息返回控制電路

步驟2：控制電路驅動電機轉動數字微鏡模塊和攝像頭

ⅰ）控制電路驅動電機調整數字微鏡模塊和攝像頭焦距，使其聚焦到待測物體；

步驟3：控制光源照射到數字微鏡器件上

ⅰ）控制電路打開光源開關；

ⅱ）照射光通過勻光光棒，使點光源展寬為面光源；

ⅲ）照射光通過棱鏡透鏡組，使照射光面符合數字微鏡器件大小；

步驟4：控制電路控制數字微鏡器件對空間光進行調制并照射到待測物體上

ⅰ）控制電路控制數字微鏡器件每個鏡子的旋轉角度，使其呈現出“打開”或者“關斷”狀態，控制空間光的形狀、區域，完成對空間光的調制，連續高速產生一系列光柵圖案；

ⅱ）調制后的空間光經過透鏡陣列，均勻準確地照射在待測物體表面上；

步驟5：控制電路控制攝像頭采集待測物體的圖像數據并在數據處理模塊中進行處理

ⅰ）控制電路控制攝像頭，在每次數字微鏡器件產生的光柵圖案照射在待測物體上后，立即采集待測物體的圖像數據并存儲在eMMC存儲器中；

ⅱ）在一系列光柵圖案照射下的待測物體圖片采集完畢后，4核Cortex-A9處理器對圖片進行二值化、結構光解碼、畸變量提取等操作；

步驟6：控制電路控制4核Cortex-A9處理器將處理結果存儲至eMMC存儲器或發送至PC機進行顯示

ⅰ）在4核Cortex-A9處理器完成對圖像的處理后，控制電路控制4核Cortex-A9處理器將結果存儲在eMMC存儲器或通過USB口上傳處理結果至PC機，通過上位機程序顯示恢復提取得到的待測物體的三維圖像。