[發明專利]高反光表面工件的三維高精度視覺測量方法

在審

• 申請號: 202010182224.4
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111415405A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 葛繼;宮正;劉國營;孫鈺;汝長海
• 申請（專利權）人: 蘇州依諾維視智能科技有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T5/50;G01B11/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 郭磊

本發明公開了一種高反光表面工件的三維高精度視覺測量方法。本發明一種高反光表面工件的三維高精度視覺測量方法，包括：(1)設定結構光投射亮度值區間[L_min,L_max]，投射結構光的組數為N；(2)順序投射N組，采用3D相機每組拍攝2*M張亮度值為的相移光柵圖案，其中i＝0,1,2…,N?1；(3)將N組的相移光柵圖像，通過圖像融合方法，融合成1組2*M張圖像；(4)最后將融合后的2*M幀圖像重構出精確的待檢測物體3D點云圖；其中，M和N都是正整數。本發明的有益效果：利用高速結構光亮度順序切換和高速圖像融合方法，解決了工件表面高反光導致的3D點云重構質量差、測量精度低的難題。

技術領域

本發明涉及3D領域，具體涉及一種高反光表面工件的三維高精度視覺測量方法。

背景技術

三維測量技術已被廣泛應用于(1)測繪工程，如地形測量、公路測繪、遺址測繪、文物修復；(2)國家安全，如反恐怖主義、移動偵察、森林火災監控；(3)娛樂業，如3D游戲開發、虛擬現實；(4)反求工程；(5)產品質量管理等領域。

隨著現代制造業的飛速發展，大尺度零部件的高速高精密3D形貌特征測量、檢測已逐步成為三維測量領域新的關注方向，如在航空航天領域的飛機、發動機葉片，在交通運輸領域的汽車、船舶等大物體型面的三維測量，這對于三維形貌測量也提出了更高的要求。

以汽車行業為例，汽車零部件及整車件廠商逐步提升其產品質量管控標準以應對行業競爭的加劇及市場對產品質量的嚴苛要求，他們對每一件產品的質量(包括外觀、空間形位幾何尺寸等)進行精確的檢測與測量。現有的三維測量主要包括：(1)以三坐標測量儀為代表的離線測量系統。在三維可測的空間范圍內，三坐標測量儀根據測頭系統逐點探測工件并返回工件表面的點數據，通過軟件系統最終計算出各類幾何形狀、尺寸等。該測量儀精度高(達到μm級)，通常作為3D測量領域的金標準，但缺點是離線、效率低、抽檢，難以滿足高速高精度的零部件批量化測量需求。(2)基于視覺技術的測量系統。立體視覺(StereoVision)技術是通過分析不同角度下拍攝的同一場景多幀圖像重構出被測物體的三維形貌，但由于該方法對周圍環境光很敏感且數據運算量巨大，很難滿足工業生產線對零部件的實時檢測需求。現有工業領域中，結構光(Structured Light)技術被大量采用，包含有大量條紋狀的結構光被主動投射到零部件表面，投射條紋會跟隨零部件表面的凹凸形狀而發生改變，通過條紋的偏移量大小計算出空間特征點的三維坐標值。

傳統技術存在以下技術問題：

但現有基于結構光的3D視覺測量技術及系統仍存在不足，例如，當待測量工件表面有劇烈反光時，細節特征將丟失或精度大幅下降。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高反光表面工件的三維高精度視覺測量方法，高速結構光亮度順序切換和高速圖像融合方法，解決工件表面高反光導致的3D點云重構質量差、測量精度低的難題。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種高反光表面工件的三維高精度視覺測量方法，包括：

(1)設定結構光投射亮度值區間[L_min,L_max]，投射結構光的組數為N；

(2)順序投射N組，采用3D相機每組拍攝2*M張亮度值為的相移光柵圖案，其中i＝0,1,2…,N-1；

(3)將N組的相移光柵圖像，通過圖像融合方法，融合成1組2*M張圖像；

(4)最后將融合后的2*M幀圖像重構出精確的待檢測物體3D點云圖；

其中，M和N都是正整數。

在其中一個實施例中，M是12。

在其中一個實施例中，所述3D相機內部的左右相機各拍攝M張。