[發明專利]基于激光高速振鏡結構光的三維成像系統及標定方法

在審

• 申請號: 202011583020.8
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112781525A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 王沖;陳輝;張澤雄;肖勇
• 申請（專利權）人: 廣東艾視智能有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G01S17/89
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 楊俊華

本公開實施例中提供了一種基于激光高速振鏡結構光的三維成像系統及標定方法，屬于測量技術領域，具體包括：結構光投射裝置，結構光投射裝置包括激光發射器、高速振鏡和電機，高速振鏡設置于激光發射器的發射端位置，且高速振鏡與電機的傳動軸連接；二維相機，二維相機用于在預設時段曝光激光發射器發射的激光形成的激光扇面依次照射目標物體的不同位置，生成結構光圖像；控制器，二維相機和電機的控制端均與控制器電連接。通過本公開的方案，利用電機帶動激光發射器依次照射目標物體不同位置，并通過二維相機在預設時段內進行曝光，生成結構光圖像后發送至控制器，再計算生成三維圖像，穩定提高了成像效率和適應性。

技術領域

本公開涉及測量技術領域，尤其涉及一種基于激光高速振鏡結構光的三維成像系統及標定方法。

背景技術

目前，結構光三維成像技術是一種工業常用的三維成像技術。傳統的結構光成像技術使用數字微鏡陣列來對光源進行空間調制，以生成測量所需的特定面陣結構光圖案序列。但是，由于光源功率限制，且物體材質各異，在一些物體上出現高反光/吸光等情況，導致無法三維成像。嚴重限制了結構光三維成像的應用范圍。

可見，亟需一種高效穩定且適應性強的基于激光高速振鏡結構光的三維成像系統。

發明內容

有鑒于此，本公開實施例提供一種基于激光高速振鏡結構光的三維成像系統及標定方法，至少部分解決現有技術中存在的成像效率、穩定性和適應性較差的問題。

第一方面，本公開實施例提供了一種基于激光高速振鏡結構光的三維成像系統，包括：

結構光投射裝置，所述結構光投射裝置包括激光發射器、高速振鏡和電機，所述高速振鏡設置于所述激光發射器的發射端位置，且所述高速振鏡與所述電機的傳動軸連接；

二維相機，所述二維相機用于在預設時段曝光所述激光發射器發射的激光形成的激光扇面依次照射目標物體的不同位置，生成結構光圖像；

控制器，所述二維相機和所述電機的控制端均與所述控制器電連接，所述控制器用于根據所述二維相機輸出的結構光圖像，生成所述目標物體對應的三維圖像。

根據本公開實施例的一種具體實現方式，所述激光發射器發射的激光為固定可見光波段。

根據本公開實施例的一種具體實現方式，所述二維相機上設置有對應所述激光發射器波段的濾光片。

根據本公開實施例的一種具體實現方式，所述結構光投射裝置還包括殼體，所述激光發射器、所述高速振鏡和所述電機均設置于所述殼體內。

根據本公開實施例的一種具體實現方式，所述殼體對應所述激光發射器的光路位置設置有開口。

根據本公開實施例的一種具體實現方式，所述殼體內設置有通訊模塊，所述通訊模塊與所述控制器的數據輸出端電連接。

第二方面，本公開實施例提供了一種標定方法，用于使用上述公開實施例中的任一項所述的基于激光高速振鏡結構光的三維成像系統進行標定，所述方法包括：

提供一基于激光高速振鏡結構光的三維成像系統和目標物體，所述系統包括結構光投射裝置、二維相機和控制器；

根據所述結構光投射裝置產生的激光扇面位置和所述二維相機位置，建立三維坐標系及所述激光扇面對應的平面方程；

標定初始平面和旋轉軸；

掃描所述目標物體并生成三維圖像。

根據本公開實施例的一種具體實現方式，所述掃描所述目標物體并生成三維圖像的步驟，包括：

掃描所述目標物體生成結構光圖像；

計算所述結構光圖像中全部像素點的三維坐標；