CN109470143A - 外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法 - Google Patents

Abstract

外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法光学非接触三维测量领域，具体涉及一种利用立体视觉与扫描放大测量系统联用测量大尺度三维物体形貌、形变、位移等的装置和方法；该装置由两个外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置及外部光源组成，每一个外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置由扫描视觉模块组成；该方法首先将待测物体放置在本装置视场范围及清晰成像范围内；其次，利用扫描视觉模块逐点扫描整个物体；利用视觉三维成像原理对采集到的图片进行处理得到高分辨力的物体三维形貌；本发明可以显著提高大尺度视觉系统的测量分辨力。

Description

外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法

技术领域

本发明属于光学非接触三维测量领域，更具体的说涉及一种外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法。

背景技术

立体视觉是计算机视觉领域的一个重要课题，它的目的在于重构场景的三维几何信息。立体视觉的研究具有重要的应用价值，其应用包括移动机器人的自主导航系统，航空及遥感测量，工业自动化系统等。目前，立体视觉测量系统的分辨力相对都不高，最先进的立体视觉测量系统的分辨力一般为万分之一的视场大小，也就是针对大视场(米级)进行测量时，系统的分辨力为毫米级，但是随着科技的发展，高精度、高分辨力测量越来越受重视，导致目前存在的立体视觉测量系统无法满足日益提高的分辨力要求。

发明内容

本发明公开了外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法，该装置与方法通过引入扫描放大测量模块，使得整个系统的等效焦距得到提升，从而提高了整个系统的分辨力，而且扫描放大测量系统的引入本身可以提高信噪比有利于后续的图像处理(配准、特征点定位等等)并且场镜的视场一般较大可完全匹配摄像物镜因此不需要附加扫描机构即可实现大视场，外部光源的引入使得光源更加均匀。

本发明的目的是这样实现的：

外部光源高分辨力立体视觉测量系统，包括：

三维被测物体和多个外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置；

外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置，包括外部照明模块、扫描视觉模块；

所述外部照明模块为：外部光源；

所述扫描视觉模块为：摄影镜头、场镜二、物镜、管镜、场镜一、扫描透镜、二维振镜、聚焦透镜、针孔和PMT探测器；

所述外部照明模块中外部光源发出激光(或其他光)，照射到三维物体上，三维被测物体表面发出的反射光依次经过摄影镜头、场镜二、物镜、管镜、场镜一、扫描透镜、二维振镜、聚焦透镜、针孔后被PMT探测器收集。

优选的，所述单目测量装置的成像方式为振镜扫描成像，扫描放大测量系统针孔的引入可以提高收集信号的信噪比。

优选的，所述单目测量装置场镜一和场镜二的引入可以匹配视场从而无需额外的运动扫描机构即可实现全摄像物镜视场成像。

优选的，所述单目测量装置由外部照明提供照明光源，以解决光干涉串扰问题。

一种外部光源高分辨力立体视觉测量方法，包括以下步骤：

步骤a、对每一单目测量装置进行单目矫正；

步骤b、对整体立体视觉测量系统进行矫正；

步骤c、将三维被测物体放置在清晰成像处并对三维被测物体进行成像并计算形貌。

有益效果：

本发明通过引入扫描放大测量模块，使得整个系统的等效焦距得到提升，从而提高了整个系统的分辨力，而且扫描放大测量系统的引入本身可以提高系统的分辨率并且可以提高信噪比有利于后续的图像处理(配准、特征点定位等等)且外部光源的引入可以解决单独照明时引入的串扰同时降低光路复杂度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图1中：1三维被测物体、2摄影镜头、3场镜二、4物镜、5管镜、6场镜一、7扫描透镜、8二维振镜、9聚焦透镜、10针孔、11PMT探测器和12外部光源。

具体实施方式

根据本发明的一具体实施例，提供一种外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法，用以三维物体高分辨力成像。

实施例1

参阅附图1，本发明提供了一种外部光源高分辨力立体视觉测量系统，包括：

三维被测物体1和至少两个外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置；

外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置包括外部照明模块、扫描视觉模块；

外部照明模块为：外部光源12；

扫描视觉模块为：摄影镜头2、场镜二3、物镜4、管镜5、场镜一6、扫描透镜7、二维振镜8、聚焦透镜9、针孔10和PMT探测器11；

照明模块中外部光源12发出激光，照射到三维被测物体1上，三维被测物体1表面发出的反射光依次经过摄影镜头2、场镜二3、物镜4、管镜5、场镜一6、扫描透镜7、二维振镜8、聚焦透镜9、针孔10后被PMT探测器11收集。

为了进一步优化上述技术方案，单目测量装置的成像方式为振镜扫描成像，扫描放大测量系统针孔的引入可以提高收集信号的信噪比。

为了进一步优化上述技术方案，单目测量装置场镜一和场镜二的引入可以匹配视场从而无需额外的运动扫描机构即可实现全摄像物镜视场成像。

为了进一步优化上述技术方案，单目测量装置由外部照明模块提供照明光源，以解决光干涉串扰问题。

本发明还提供了一种外部光源高分辨力立体视觉测量方法，包括以下步骤：

步骤a、对每一单目测量装置进行单目矫正；

步骤b、对整体立体视觉测量系统进行矫正；

步骤c、将三维被测物体放置在清晰成像处并对三维被测物体进行成像并计算形貌。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化或方法改进，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.外部光源高分辨力立体视觉测量系统，其特征在于，包括：

三维被测物体(1)和多个外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置；

外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置包括外部照明模块、扫描视觉模块；

所述外部照明模块为：外部光源(12)；

所述扫描视觉模块为：摄影镜头(2)、场镜二(3)、物镜(4)、管镜(5)、场镜一(6)、扫描透镜(7)、二维振镜(8)、聚焦透镜(9)、针孔(10)和PMT探测器(11)；

所述照明模块中外部光源(12)发出激光，照射到三维被测物体(1)上，三维被测物体(1)表面发出的反射光依次经过摄影镜头(2)、场镜二(3)、物镜(4)、管镜(5)、场镜一(6)、扫描透镜(7)、二维振镜(8)、聚焦透镜(9)、针孔(10)后被PMT探测器(11)收集。

2.根据权利要求1所述的外部光源高分辨力立体视觉测量系统，其特征在于，所述单目测量装置的成像方式为振镜扫描成像，扫描放大测量系统针孔的引入可以提高收集信号的信噪比。

3.根据权利要求1所述的外部光源高分辨力立体视觉测量系统，其特征在于，所述单目测量装置中场镜一(6)和场镜二(3)的引入可以匹配视场从而无需额外的运动扫描机构即可实现全摄像物镜视场成像。

4.根据权利要求1所述的外部光源高分辨力立体视觉测量系统，其特征在于，所述单目测量装置由外部照明模块提供照明光源，以解决光干涉串扰问题。

5.根据权利要求1所述的外部光源高分辨力立体视觉测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、对每一单目测量装置进行单目矫正；

步骤b、对整体立体视觉测量系统进行矫正；

步骤c、将三维被测物体放置在清晰成像处并对三维被测物体进行成像并计算形貌。