[發明專利]高分辨力立體視覺系統與測量方法

有效

• 申請號: 201811496736.7
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109470146B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 劉儉;李勇;王偉波;趙一軒
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

高分辨力立體視覺系統與測量方法屬于光學非接觸三維測量領域，具體涉及一種利用立體視覺與掃描放大測量模塊聯用測量大尺度三維物體形貌、形變、位移等的裝置和方法；該系統兩個及以上高分辨力立體視覺單目測量裝置組成，每一個高分辨力立體視覺單目測量裝置包括激光照明模塊、視覺攝像模塊、掃描放大測量模塊；該方法首先將待測物體放置在本裝置視場范圍及清晰成像范圍內；其次，利用掃描放大測量模塊通過攝像模塊逐點掃描整個物體；利用視覺三維成像原理對采集到的圖片進行處理得到高分辨力的物體三維形貌；本發明可以顯著提高大尺度視覺系統的測量分辨力。

技術領域

高分辨力立體視覺系統與測量方法，屬于光學非接觸三維測量領域。

背景技術

立體視覺是計算機視覺領域的一個重要課題，它的目的在于重構場景的三維幾何信息。立體視覺的研究具有重要的應用價值，其應用包括移動機器人的自主導航系統，航空及遙感測量，工業自動化系統等。目前，立體視覺系統的分辨力相對都不高，最先進的立體視覺系統的分辨力一般為萬分之一的視場大小，也就是針對大視場(米級)進行測量時，系統的分辨力為毫米級，但是隨著科技的發展，高精度、高分辨力測量越來越受重視，導致目前存在的立體視覺系統無法滿足日益提高的分辨力要求。

發明內容

本發明公開了高分辨力立體視覺系統與測量方法，該系統與方法通過引入掃描放大測量模塊，使得整個系統的等效焦距得到提升，從而提高了整個系統的分辨力，而且掃描放大測量系統的引入本身可以提高信噪比有利于后續的圖像處理(配準、特征點定位等等)并且場鏡的視場一般較大可完全匹配攝像物鏡因此不需要附加掃描機構即可實現大視場。

本發明的目的是這樣實現的：

高分辨力立體視覺系統，包括：

多個單目測量裝置和三維被測樣品。

高分辨力立體視覺測量系統的單目測量裝置，包括激光照明模塊、視覺攝像模塊、掃描放大測量模塊；

所述的激光照明裝置按照照明光傳播方向依次為：激光器、PBS、二維振鏡、掃描透鏡、場鏡I、管鏡、1/4波片、物鏡、場鏡II和攝影鏡頭。

所述的視覺攝像模塊為：攝影鏡頭、場鏡II、物鏡、1/4波片、管鏡、場鏡I、掃描透鏡、二維振鏡、PBS、聚焦透鏡、針孔和PMT探測器。

所述的掃描放大測量模塊按照信號光傳播方向依次為：激光器、PBS、二維振鏡、掃描透鏡、場鏡I、管鏡、1/4波片、物鏡、場鏡II、物鏡、1/4波片、管鏡、場鏡I、掃描透鏡、二維振鏡、PBS、聚焦透鏡、針孔和PMT探測器；

所述的激光照明模塊、視覺攝像模塊、掃描放大測量模塊共用場鏡II、物鏡、1/4波片、管鏡、場鏡I、掃描透鏡、二維振鏡、PBS；

所述的激光照明模塊、視覺攝像模塊還共用攝影鏡頭；

所述的激光照明模塊、掃描放大測量模塊共用激光器；

所述的激光視覺攝像模塊、掃描放大測量模塊共用聚焦透鏡、針孔和PMT探測器；

所述的激光照明模塊中激光器發出激光，準直后形成平行光，經過PBS反射后再經過二維振鏡和掃描透鏡后聚焦于場鏡I光心位置處，光束經過管鏡后形成平行光后經1/4波片后被物鏡聚焦于場鏡II光心位置，再經攝影鏡頭聚焦于三維被測樣品表面形成聚焦光斑，所述的聚焦光斑照射樣三維被測品表面的發出反射光；

所述三維被測樣品表面發出的反射光依次經過攝影鏡頭、場鏡II、物鏡、1/4波片、管鏡、場鏡I、掃描透鏡、二維振鏡、PBS和聚焦透鏡、針孔后被PMT探測器收集。

上述的高分辨力立體視覺系統，所述立體視覺系統中在定焦攝像鏡頭后加上了一整套掃描放大測量模塊用來提高整個系統的等效焦距，提高的倍率取決于所選的掃描放大測量模塊，從而提高整個立體視覺系統的分辨力。