CN106595516B - 一种基于定焦镜头的大景深结构光测量方法 - Google Patents

一种基于定焦镜头的大景深结构光测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于定焦镜头的大景深结构光测量方法，包括线结构光传感器、定焦镜头、CCD传感器；所述线结构光传感器发出激光平面，所述激光平面与定焦镜头的光轴交于P点；所述定焦镜头光轴上、位于定焦镜头的背面设有倾斜放置的CCD传感器，所述CCD传感器与定焦镜头之间隔有间隙；所述CCD传感器与线结构光传感器之间形成倾斜设置的靶标平面，所述CCD传感器的靶标平面与定焦镜头的光轴有一个夹角。本发明在不改变镜头焦距的前提下实现光斑在任意位置下的清晰成像，从而提高结构光传感器的成像质量。

Description

一种基于定焦镜头的大景深结构光测量方法
技术领域
本发明涉及一种基于定焦镜头的大景深结构光测量方法。
背景技术
现有技术中，结构光传感在三维测量中有广泛的应用，其主要的原理是通过激光器或其他光源发出点或线结构光，照射到被测物体上，形成一个光斑，通过光学镜头进行成像，由CCD传感器或CMOS传感器获取光斑信息并进行计算，获得被测物体表面的三维信息，实现测量；但一般的定焦镜头都有景深问题，即被测物体上的光斑位置距离光学镜头距离发生变化时，会产生成像模糊的现象，使得测量产生误差。采用自动变焦镜头，虽然也可以通过镜头焦距改变使得成像清晰，但此时光学参数会发生改变，从而产生测量误差。
发明内容
本发明的目的是提供提高结构光传感器成像质量的一种基于定焦镜头的大景深结构光测量方法。在不改变镜头焦距的前提下实现光斑在任意位置下的清晰成像。
本发明的目的是这样实现的：一种基于定焦镜头的大景深结构光测量方法，包括线结构光传感器、定焦镜头、CCD传感器；所述线结构光传感器发出激光平面，所述激光平面与定焦镜头的光轴交于P点；所述定焦镜头光轴上、位于定焦镜头的背面设有倾斜放置的CCD传感器，所述CCD传感器与定焦镜头之间隔有间隙；所述CCD传感器与线结构光传感器之间形成倾斜设置的靶标平面，所述CCD传感器的靶标平面与定焦镜头的光轴有一个夹角α；假定所述定焦镜头的焦距为f，沿定焦镜头（3）光轴方向定焦镜头（3）位置O到CCD传感器的距离为v，所述线结构光传感器位置Q到定焦镜头位置O的距离为h，P到O的距离为u， v和α满足如下关系：
。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：由于定焦镜头的设置，在焦距不变的前提下，可以实现光斑在任意位置下成像；由于线结构光传感器发出的激光平面上所有点都成像在CCD传感器的靶标平面上，只要在激光平面上的点，不管距离相机镜头为多大，都能够清晰成像，从而获得大景深测量，提高结构光传感器的成像质量。
作为本发明的改进，所述的线结构光传感器可以替换为点结构光传感器。
作为本发明的进一步改进，所述的CCD传感器可以替换为CMOS传感器。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为本发明的构成原理图。
其中，1线结构光传感器，2CCD传感器，3定焦镜头，4激光平面，5靶标平面。
具体实施方式
如图1-2所示，一种基于定焦镜头的大景深结构光测量方法，包括线结构光传感器1、定焦镜头3、CCD传感器2；线结构光传感器1发出激光平面4，激光平面4与定焦镜头3的光轴交于P点；定焦镜头3光轴上、位于定焦镜头3的背面设有倾斜放置的CCD传感器2，CCD传感器2与定焦镜头3之间隔有间隙；CCD传感器2与线结构光传感器1之间形成倾斜设置的靶标平面5，CCD传感器2的靶标平面5与定焦镜头3的光轴有一个夹角α；假定定焦镜头3的焦距为f，沿定焦镜头（3）光轴方向定焦镜头（3）位置O到CCD传感器的距离为v，线结构光传感器1位置Q到定焦镜头3位置O的距离为h，P到O的距离为u，v和α满足如下关系：
。
上述线结构光传感器1可以替换为点结构光传感器。
上述CCD传感器2可以替换为CMOS传感器。
本发明的工作原理阐述如下，将CCD传感器2的靶标平面5进行倾斜放置；CCD传感器2的靶标平面5与定焦镜头3光轴形成的夹角α同结构光的位置、镜头焦距有精确关联，关联公式如下：
。
公式中α为CCD传感器2的靶标平面5与定焦镜头3光轴形成的夹角α，f为假定定焦镜头3的焦距，h为线结构光传感器1位置Q到定焦镜头3位置O的距离，u为P到O的距离。此时，线结构光传感器1或点结构光传感器发出的激光平面4上所有点都成像在CCD传感器2或CMOS传感器的靶标平面5上，只要在激光平面4上的点，不管距离相机镜头为多大，都能够清晰成像，从而获得大景深测量。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于定焦镜头的大景深结构光测量方法，其特征在于：包括线结构光传感器（1）、定焦镜头（3）、CCD传感器（2）；所述线结构光传感器（1）发出激光平面（4），所述激光平面（4）与定焦镜头（3）的光轴交于P点；所述定焦镜头（3）光轴上、位于定焦镜头（3）的背面设有倾斜放置的CCD传感器（2），所述CCD传感器（2）与定焦镜头（3）之间隔有间隙；所述CCD传感器（2）与线结构光传感器（1）之间形成倾斜设置的靶标平面（5），所述CCD传感器（2）的靶标平面（5）与定焦镜头（3）的光轴有一个夹角α；假定所述定焦镜头（3）的焦距为f，沿定焦镜头（3）光轴方向定焦镜头（3）位置O到CCD传感器的距离为v，所述线结构光传感器（1）位置Q到定焦镜头（3）位置O的距离为h，P到O的距离为u， v和α满足如下关系：
。
2.根据权利要求1所述的一种基于定焦镜头的大景深结构光测量方法，其特征在于：所述的线结构光传感器（1）可以替换为点结构光传感器。
3.根据权利要求1所述的一种基于定焦镜头的大景深结构光测量方法，其特征在于：所述的CCD传感器（2）可以替换为CMOS传感器。
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