[實用新型]基于差分投影的立體視覺三維檢測裝置

有效

• 申請號: 202120236966.0
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN214039921U
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 楊佳苗;沈陽;周紀沖;劉林仙;陳成;馮文祥;鄒高宇
• 申請（專利權）人: 紹興鉅光光電科技有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型為一種基于差分投影的立體視覺三維檢測裝置，屬于光學測量技術領域。本實用新型裝置包括投影模塊、拍攝模塊和微處理器，投影模塊用于投射隨機圖案或編碼結構光圖案；拍攝模塊用于拍攝被測樣品表面；微處理器用于控制各模塊的運行與數據處理。本實用新型首次將差分投影與立體視覺裝置進行結合，具有測量速度快，測量精度高，可用于復雜光照和紋理背景條件下測量等優點，可用于復雜環境下的三維形貌測量。

技術領域

本實用新型屬于光學測量技術領域，特別涉及可用于復雜光照和紋理背景條件下物體表面三維形貌的高精度測量，具體是一種基于差分投影的立體視覺三維檢測裝置。

背景技術

三維檢測技術作為一項重要的檢測手段，被廣泛應用于工業檢測、物流分類、虛擬現實、智能機器人等領域。相對于傳統的二維圖像檢測，三維檢測技術增加了深度信息，能夠直觀反映出物體在三維空間中的位置與姿態，極大地提高了物體檢測的能力。隨著信息技術的發展，儀器自動化水平的提高，迫切需要測量速度快、測量精度高并且能夠在復雜環境下工作的三維形貌檢測裝置。

隨著計算機視覺的發展與微處理器性能的提升，基于立體視覺的三維形貌檢測裝置由于其非接觸、速度快、精度高等優勢得到了越來越多的應用?；诹Ⅲw視覺的三維形貌檢測裝置按照原理主要分為基于飛行時間技術的三維形貌檢測裝置、基于被動立體視覺技術的三維形貌檢測裝置和基于主動立體視覺技術的三維形貌檢測裝置。其中，基于飛行時間技術三維形貌檢測裝置的幀率高、測量范圍大，但是近距離精度受限，且空間分辨率較低；基于被動立體視覺技術的三維形貌檢測裝置的系統簡單，但是測量精度較低，且容易受到物體表面紋理和環境光照影響；基于主動立體視覺技術的三維形貌檢測裝置增加了投影系統，能夠克服被測物體缺少紋理、拍攝環境光照不足等問題，但是在深度信息的提取上仍然容易受到復雜紋理背景、變化光照條件等影響。

綜上可以發現，對于三維形貌測量，目前現有的基于立體視覺的三維檢測裝置無法同時滿足測量精度高、測量速度快和能夠在復雜環境下工作這幾個特點。但在實際情況中，通常要求對待測樣品表面做出快速且高精度的形貌檢測，被測環境通常存在其他光源干擾，被測樣品的表面可能存在復雜紋理。因此，上述這些基于立體視覺的三維形貌檢測裝置在實際生產應用中都存在一定限制，如何更大程度地拓展基于立體視覺技術三維形貌檢測裝置的適用范圍仍是目前亟待解決的重要問題。

發明內容

為解決上述問題，本實用新型提出了一種基于差分投影的立體視覺三維檢測裝置，利用被測表面被投影前后拍攝得到的圖像數據的差值，排除了背景和被測樣品本身紋理的影響，解決了測量環境存在光源干擾、被測樣品存在復雜紋理等不良因素導致無法完成立體匹配的問題，最終實現在復雜環境下的三維檢測。

本實用新型是通過如下技術方案實現的：

一種基于差分投影的立體視覺三維檢測裝置，包括投影模塊、拍攝模塊以及微處理器；

所述投影模塊包括圖像顯示器和投影鏡頭，圖像顯示器上產生投影圖案，投影鏡頭將投影圖案投射到被測樣品表面；

所述拍攝模塊包括成像鏡頭和圖像傳感器，成像鏡頭接受來自被測樣品表面的光，并將其成像到圖像傳感器上，由圖像傳感器拍攝圖像；

所述微處理器控制所述投影模塊和所述拍攝模塊正常工作，對來自所述拍攝模塊的圖像數據進行差分處理和三維解算，并輸出被測樣品表面的三維形貌數據。

上述檢測裝置中，投影模塊由投影儀外殼、投影鏡頭和圖像顯示器組成，圖像顯示器固定于投影儀外殼內，投影鏡頭通過鏡頭尾端的螺紋與投影儀外殼連接。拍攝模塊由相機外殼、成像鏡頭和圖像傳感器組成，成像鏡頭通過鏡頭尾端的螺紋與相機外殼連接，圖像傳感器固定于相機外殼中。投影模塊、拍攝模塊與微處理器通過數據線相互連接。

進一步地，所述投影模塊的圖像顯示器為DLP、液晶顯示器、激光顯示器和靜態圖片顯示器中的一種。