CN111457836A - 一种即时表面三维相机的构造 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种即时表面三维相机的构造，通过利用在常规镜头外部放置一个封闭的铝制箱体外壳，将镜头前焦面的箱体外壳打孔，由此得到恒定放大倍数的图像。在此基础上结合一个或多个分光器，将镜头拍摄的物体表面投射到图像传感器，利用多个图像传感器同步接收不同焦深的图像，从而达到物体表面三维测量的目的。
Description
技术领域
本发明涉及光学三维测量的技术领域，具体为一种即时表面三维相机的构造。
背景技术
时代的发展和科技水平的提升对零部件表面的测量和表征提出了更高的要求。传统的二维测量和表征已经不再能够满足工业发展的需求，而三维测量由原来的在表面轮廓上取样扩展到表面区域取样来更加真实全面的反映表面空间形貌特征。因此近年来物体表面测量和表征逐渐由二维向三维过渡。三维物体表面形状传感测量技术在航空航天,工业产品检测、快速制造、生物医学工程、文物保护以及游戏娱乐等领域都有广泛应用。上述的应用要求三维传感测量技术具有稳定的传感精度,维护操作简单便捷。
许多学者一直致力于这一目标开展研究,非接触光学测量方法以其分辨率高、速度快等特点已成为三维测量的主要方法之一,传感方式主要可以分为三类:双目立体视觉传感、结构光投影传感、流动式光栅传感。(1)双目立体视觉传感测量,模拟人眼观察,采用两个摄像机基于视差原理恢复物体的三维几何信息。(2)结构光投影传感,用光学投射器代替其中的一个摄像机,投射特定的光模式(如:光条、网格状光平面等),通过对空间位置进行约束,可以获取物体表面信息。(3)流动式光栅传感,由两个摄像机和一个数字投影仪组成,基于立体视觉原理,利用数字投影仪投射光栅条纹,辅助两个数字摄像机进行特征快速精确匹配。
尽管上述传感方式应用比较广泛，但是都存在一定的缺点。双目立体视觉传感系统体积较大，计算复杂度较高，无法高速度实时测量。结构光存在三维相机用途单一，需要使用特殊的发射器和接收器，价格相对偏高的问题。流动式光栅传感测量方式的测量设备结构一般较大，不便于现场调试。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种用于解决物体表面三维实时测量问题的即时三维相机的构造。
为了达到上述目的，本发明采用以下方案：
一种即时表面三维相机的构造，包括有底座，以及倒扣于底座上的U型壳，在所述底座上位于所述U型壳前端扣合有前壳，在所述底座上位于所述U型壳后端扣合有后壳，在所述底座上位于所述U型壳内设有图像捕捉装置，在所述前壳上贯穿设有供图像捕捉装置取景的孔，所述设置在镜头距离孔为焦距处位置，设备结构小巧，便于现场调试。
进一步的，所述图像捕捉装置包括有设置在前端的镜头，在镜头后设有至少一个分光器，在所述分光器后设有多个能接收由分光器经镜头获取的不同焦深图像的图像传感器，所述孔的中心点与所述镜头的球面中心点重合，所述图像传感器均为同步状态，所述镜头均采用普通常规镜头，降低测量成本。
进一步的，在所述图像传感器后设有能将经图像传感器获取的图像合成为一幅具有多视差信息元素图像阵列的微透镜阵列，图像传感器适用于对空间场景中的目标物体进行同步光场采集，每个图像传感器采集到具有不同视差的元素图像，通过微透镜阵列将多幅元素图像合成为一幅具有多视差信息的元素图像阵列，计算复杂度较低，能实现高速度实时测量。
进一步的，所述图像传感器包括有第一图像传感器和第二图像传感器。
进一步的，所述孔位于镜头前焦面。
优选的，所述U型壳以及前壳和后壳分别通过螺钉固定在底座上，在前壳和后壳上还分别设有能防止前壳和后壳相对所述U型壳位移的多个卡点。
优选的，所述底座、前壳、和后壳以及U型壳均为铝材质，在所述U型壳上还开设有多个用于图像捕捉装置散热的散热口。
综上所述，本发明相对于现有技术其有益效果是：
本发明采用上述技术，可实现利用价格低廉的常规镜头作为图像的获取设备,基于无接触的光学测量,利用可见外壳重建的思想,通过拍摄而为图像并记录物体表面个点的景深信息，则可以获得物体表面的三维图像。相比现有的三维测量方式，更加高效、经济、精准。
附图说明
图1为本发明的结构分解示意图。
图2为本发明的剖面图。
图3为传统镜头模型结构示意图。
图4为本发明的模型结构示意图。
具体实施方式
以下具体实施内容提供用于实施本发明的多种不同实施例或实例。当然，这些仅为实施例或实例且不希望具限制性。另外，在不同实施例中可能使用重复标号标示，如重复的数字及/或字母。这些重复是为了简单清楚的描述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
此外，其中可能用到与空间相关的用词，像是“在…下方”、“下侧”、“由内而外”、“上方”、“上侧”及类似的用词，这些关系词为了便于描述附图中一个(些)元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系，这些空间关系词包括使用中或操作中的装置之不同方位，以及附图中所描述的方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则其中使用的空间相关形容词也可相同地照着解释，因此不能理解为对本发明的限制，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步描述：
如图1至2所示的一种即时表面三维相机的构造，包括有底座1，以及倒扣于底座1上的U型壳2，在所述底座1上位于所述U型壳2前端扣合有前壳3，在所述底座1上位于所述U型壳2后端扣合有后壳4，在所述底座1上位于所述U型壳2内设有图像捕捉装置100，在所述前壳3上贯穿设有供图像捕捉装置100取景的孔31，所述设置在镜头101距离孔31为焦距处位置，所述底座1、前壳3、和后壳4以及U型壳2均为铝材质，在所述U型壳2上还开设有多个用于散热的散热口20，所述U型壳2以及前壳3和后壳4分别通过螺钉固定在底座1上，在前壳3和后壳4上还分别设有能防止前壳3和后壳4相对所述U型壳2位移的多个卡点10。
本发明中所述图像捕捉装置100包括有设置在前端的镜头101，在镜头101后设有至少一个分光器102，在所述分光器102后设有多个能接收由分光器102经镜头获取的不同焦深图像的图像传感器104，所述孔31的中心点与所述镜头101的球面中心点重合，所述图像传感器104均为同步状态，所述孔31位于镜头101前焦面。
本发明中在所述图像传感器104后设有能将经图像传感器104获取的图像合成为一幅具有多视差信息元素图像阵列的微透镜阵列105，图像传感器104适用于对空间场景中的目标物体进行同步光场采集，所述图像传感器104包括有第一图像传感器106和第二图像传感器107，每个图像传感器104采集到具有不同视差的元素图像，通过微透镜阵列将多幅元素图像合成为一幅具有多视差信息的元素图像阵列。
本发明工作原理如下：
图3为传统镜头模型，图像传感器104位置由I表示。由图3可以看到，I不同，图像大小不同。
如图1、图3和图4所示，包括：底座1，以及倒扣于底座1上的U型壳2，由覆盖于所述U型壳2前端的前壳3和覆盖于U型壳2后端后壳4组成一个箱体结构，镜头101放置于箱体结构内部O点，焦距为f，用于获取高清晰度图像；
前壳3，放置在镜头101的前焦面f处，其上打孔，用于固定图像的放大倍数，使图像以恒定放大倍数投射到图像传感器；
图像传感器104，用于对空间场景中的目标物体进行同步光场采集，每个小传感器采集到具有不同视差的元素图像，通过微透镜阵列将多幅元素图像合成为一幅具有多视差信息的元素图像阵列。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种即时表面三维相机的构造，其特征在于：包括有底座(1)，以及倒扣于底座(1)上的U型壳(2)，在所述底座(1)上位于所述U型壳(2)前端扣合有前壳(3)，在所述底座(1)上位于所述U型壳(2)后端扣合有后壳(4)，在所述底座(1)上位于所述U型壳(2)内设有图像捕捉装置(100)，在所述前壳(3)上贯穿设有供图像捕捉装置(100)取景的孔(31)，所述设置在镜头(101)距离孔(31)为焦距处位置。
2.根据权利要求1所述的一种即时表面三维相机的构造，其特征在于所述图像捕捉装置(100)包括有设置在前端的镜头(101)，在镜头(101)后设有至少一个分光器(102)，在所述分光器(102)后设有多个能接收由分光器(102)经镜头获取的不同焦深图像的图像传感器(104)，所述孔(31)的中心点与所述镜头(101)的球面中心点重合，所述图像传感器(104)均为同步状态。
3.根据权利要求2所述的一种即时表面三维相机的构造，其特征在于在所述图像传感器(104)后设有能将经图像传感器(104)获取的图像合成为一幅具有多视差信息元素图像阵列的微透镜阵列(105)。
4.根据权利要求3所述的一种即时表面三维相机的构造，其特征在于所述图像传感器(104)包括有第一图像传感器(106)和第二图像传感器(107)。
5.根据权利要求2所述的一种即时表面三维相机的构造，其特征在于所述孔(31)位于镜头(101)前焦面。
6.根据权利要求1所述的一种即时表面三维相机的构造，其特征在于所述U型壳(2)以及前壳(3)和后壳(4)分别通过螺钉固定在底座(1)上。
7.根据权利要求1所述的一种即时表面三维相机的构造，其特征在于所述底座(1)、前壳(3)、和后壳(4)以及U型壳(2)均为铝材质。
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|---|---|---|---|---|
| JPH10318733A (ja) * | 1997-05-20 | 1998-12-04 | Takaoka Electric Mfg Co Ltd | ２次元配列型共焦点光学装置 |
| CN101688771A (zh) * | 2007-04-24 | 2010-03-31 | 德固萨有限责任公司 | 用于物体的三维测量的测量组件和方法 |
| CN102438111A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-05-02 | 天津大学 | 一种基于双阵列图像传感器的三维测量芯片及系统 |
| CN102692364A (zh) * | 2012-06-25 | 2012-09-26 | 上海理工大学 | 一种基于模糊图像处理的动态颗粒测量装置及方法 |
| CN102757014A (zh) * | 2012-06-21 | 2012-10-31 | 西安交通大学 | 一种玻璃棒表面微透镜阵列的制备方法 |
| CN102792124A (zh) * | 2009-10-17 | 2012-11-21 | 荷马里光电子公司 | 增强的成像方法及装置 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10318733A (ja) * | 1997-05-20 | 1998-12-04 | Takaoka Electric Mfg Co Ltd | ２次元配列型共焦点光学装置 |
| CN101688771A (zh) * | 2007-04-24 | 2010-03-31 | 德固萨有限责任公司 | 用于物体的三维测量的测量组件和方法 |
| CN102792124A (zh) * | 2009-10-17 | 2012-11-21 | 荷马里光电子公司 | 增强的成像方法及装置 |
| CN102438111A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-05-02 | 天津大学 | 一种基于双阵列图像传感器的三维测量芯片及系统 |
| CN102757014A (zh) * | 2012-06-21 | 2012-10-31 | 西安交通大学 | 一种玻璃棒表面微透镜阵列的制备方法 |
| CN102692364A (zh) * | 2012-06-25 | 2012-09-26 | 上海理工大学 | 一种基于模糊图像处理的动态颗粒测量装置及方法 |
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