[發明專利]一種基于雙目點云融合的鏡面類物體線激光掃描方法

在審

• 申請號: 202010134635.6
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111336947A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 伏燕軍;王朝旭;倪武;鮑偉;鐘可君
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G06T5/50;G06T7/80
• 代理公司: 南昌智旭知識產權代理事務所(普通合伙) 36138
• 代理人: 周超

本發明公開了一種基于雙目點云融合的鏡面類物體線激光掃描方法，該方法通過設計雙目掃描系統對被測物體進行線激光掃描，同時通過兩臺接受相機從相反的方向捕獲其相應的調制激光條紋，然后通過圖像處理算法對錯誤的高度信息區域進行摳除，最后將兩部分帶空洞的三維點云放入同一世界坐標系進行融合，完整的物體三維形貌可以獲得。本發明解決了線激光測量高反射鏡面的工業難題，由于兼容低反射率的粗糙表面測量，因此可以應用于反射率較復雜的物體表面測量，整個測量過程只需一次激光掃描便可完成整個形貌的測量，在工業檢測、機器視覺以及逆向工程領域有極高的應用價值。

技術領域

本發明涉及一種光學三維測量方法，屬于光電檢測技術領域，具體涉及一種基于雙目點云融合的鏡面類物體線激光掃描方法。

背景技術

傳統的接觸式測量方法雖然有著極高的精度，但是點云獲取速度相對較慢。隨著激光技術、光電成像技術和計算機技術的快速發展，新的光學三維測量方法不斷涌現。基于線激光投影的光學三維面形測量方法具有高精度、非接觸、快速實時測量及易于實現自動化測量等優點，在外形質量檢測、逆向工程、機器視覺、文物修復、虛擬顯示等領域都有著廣泛的應用。另外，線激光掃描技術以硬件系統體積較小、成本經濟、抗干擾性、壽命較長等優點在工業在線檢測領域獨占一席之地。隨著現代工業的發展，不同材料、質地的工業產品涌入人類生活。各種物體表面的不同材料特性對線激光掃描方法提出了新的挑戰。對于一些特殊的物體表面，例如鍍膜器件、拋光金屬、噴涂車身、等鏡面反射較強的物體表面，傳統的線激光掃描方法遇到新的測量難題。

在現代工業檢測中，測量反射率較高的鏡面物體與類鏡面物體時，基本都是以人工檢測方法為主，并且借助顯微鏡與放大鏡等放大工具。人工檢測方法存在很多缺點與局限性：首先，由于工廠的大量生產，要求人工檢測速度必須匹配機器生產速度。面對市場的大量需求，企業為了保證生產效率，將會投入更大的人力檢測資源。過度的人力消耗只會加重企業的負擔，并且轉化為產品的價值，從而提高產品的價格。另外，工作人員很容易疲勞從而導致誤判和漏檢現象的發生，從而提高產品的良率，使產品的質量難以得到保證。鏡面類物體的檢測方法嚴重限制了企業的發展和效益。利用線激光掃描的非接觸，快速測量等優點來提高產品檢測速率，解決線激光在掃描高反射率鏡面類物體表面時出現的難題將會對鏡面類物體的檢測起著重要意義。

發明內容

本發明的目的是在于提供一種基于雙目點云融合的鏡面類物體線激光掃描方法，通過以下技術方案實現。

一種基于雙目點云融合的鏡面類物體線激光掃描方法，包括以下步驟：

步驟一、雙目掃描系統結構搭建，所述雙目掃描系統包括兩臺接收相機、半導體激光器、柱型棱鏡、計算機、步進馬達和被測物體，所述被測物體放置在所述步進馬達的馬達平臺上，所述兩臺接收相機到所述馬達平臺的高度一致并在所述被測物體兩側放置，所述兩臺接收相機與所述計算機連接，所述半導體激光器垂直設置在所述被測物體上方，所述半導體激光器與所述被測物體中間設有所述柱型棱鏡；

步驟二、所述半導體激光器發出線激光經過柱型棱鏡掃射在所述被測物體上，所述步進馬達帶著被測物體移動，兩臺接收相機分別從相反方向實時捕獲被測物體相應的調制激光條紋圖發送到計算機；

步驟三、將兩臺接收相機捕獲的調制激光條紋圖通過圖像處理算法，分別進行條紋受擾區域去除，保留兩組正常條紋部分，通過兩組正常條紋部分計算得到兩組對應的三維信息。

步驟四、將兩組三維信息統一于同一世界坐標，進行點云融合，減小雙目標定誤差，實現高精度點云融合。

本發明的優點：

(1)利用線激光測量鏡面類物體，比傳統測量方式只需加入一個相機，不需要增加費用較高的額外設備，另外線激光掃描系統的高穩定性，高壽命，低成本等優點被廣泛應用于工業質量檢測，可以使鏡面檢測行業成本減少，效益增高。