CN111739153A - 基于三维成像的加工方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于三维成像的加工方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，第一图像和第二图像为向工件投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；第一图像和第二图像中二维图案信息的像素值的极大值区域互不重合；根据第一图像各像素点的像素值与第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，及根据第二图像各像素点的像素值与第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像，通过两者确定采集区域的三维图像。根据三维图像和预设三维信息获得待加工余量；获取加工刀头的坐标；及确定加工刀头的加工路径。上述基于三维成像的加工方法能够重建出清晰且完整的三维模型。

Description

基于三维成像的加工方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及数控加工领域，特别是涉及一种基于三维成像的加工方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

以结构光三维成像和共聚焦三维成像技术为代表的非接触式三维测量技术具有扫描速度快、非接触以及点云密集等优点，且被应用在多个领域中。例如在工业制造的过程中，需要对工件进行检测以判断工件表面是否存在凹陷、凸起等非预期的三维特征，而一般地，对工件的检测常常会通过结构光投影并摄像的方式以采集工件表面的信息，进而对所采集的图像进行分析处理以重建出工件表面的三维模型。随后将所获得的三维模型与理论模型比对，进而对工件进行加工。以上，随着利用三维成像以对目标工件进行三维扫描检测的逐渐普及，如何获得更为清晰且完整的工件的三维模型，以对工件实现准确的加工，已成为了目前业界所关注的重点之一。

发明内容

基于此，有必要针对如何获得更为清晰且完整的三维模型，以对工件实现准确的加工的问题，提供一种基于三维成像的加工方法、装置、设备及存储介质。

一种基于三维成像的加工方法，包括如下步骤：

获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，所述第一图像和所述第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；所述第一图像和所述第二图像均包括所述二维图案信息，所述第一图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第一区域，所述第二图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第二区域，所述第一区域与所述第二区域互不重合；

根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，以及根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像；

根据所述第一特征图像和所述第二特征图像确定所述采集区域的三维图像；

根据所述三维图像和所述采集区域的预设三维信息以获得所述采集区域的待加工余量；

获取所述采集区域的坐标信息及加工刀头的坐标信息；及

根据所述采集区域的坐标信息、所述加工刀头的坐标信息及所述待加工余量确定所述加工刀头的加工路径。

在上述加工方法中，在预设时间内获取第一图像和第二图像，所述第一图像和所述第二图像为向工件投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像，通过在预设时间内获取所述第一图像和所述第二图像，从而可视为在同一预设时间内所获取的所述第一图像和所述第二图像是对工件上相同或几乎相同的采集区域的成像。

另外，所述第一图像和所述第二图像均包括反射回来的二维图案信息，且由于在预设时间内获得的所述第一图像和所述第二图像中，两者中的第一区域与第二区域互不重合，即所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域互不重合，因此第一区域和第二区域对应着相同(或几乎相同)采集区域的不同子区域，从而使得预设时间内获得的第一图像和第二图像共同包含了工件表面的大量特征信息。

进一步地，根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，以及根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像。由于在预设时间内获取所述第一图像和所述第二图像，所述第一图像和第二图像所对应的工件表面的采集区域几乎重合，因此当采集区域存在高反射部分时，所述第一图像和所述第二图像不仅也存在相应的高亮区域(图像中的相应像素点的像素值表现为高幅值信号)，且两个对比图像中由工件高反射现象产生的高幅值信号的位置几乎重合。此时通过差值处理，所述第一特征图像保留了所述第一图像中携带有工件三维特征信息的二维图案，且消去了所述第一图像中由于工件表面高反射现象而引起的高幅值信号。同理，所述第二特征图像保留了所述第二图像中携带有工件三维特征信息的二维图案，且消去了所述第二图像中由于工件表面高反射现象而引起的高幅值信号。即，对应相同采集区域的第一特征图像和第二特征图像分别携带了工件于同一采集区域中不同子区域的三维特征。随后，根据所述第一特征图像和所述第二特征图像确定工件的相应采集区域的三维图像。

进一步地，根据所述三维图像和相应采集区域的预设三维信息以获得该采集区域的待加工余量，并根据所述采集区域的坐标信息、所述加工刀头的坐标信息及所述待加工余量确定所述加工刀头的加工路径，最终通过控制加工刀头沿所述加工路径移动以消除该采集区域的待加工余量即可。

以上，在上述加工方法中，不仅可以获得工件表面的大量特征信息，且可以消除工件表面的高反射信号，避免高反射信号干扰三维特征的重建计算，另外也能使最终的三维图像能够保留原本位于高反射信号区域中的三维特征信息，从而通过上述方法能够重建出采集区域的清晰且完整的三维图像，进而使加工刀头能够更准确且全面地对消除相应采集区域的待加工余量，实现对工件的准确加工，以得到符合预期要求的工件。

在其中一个实施例中，所述根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，包括：

利用所述第一图像各像素点的像素值减去所述第二图像相应像素点的像素值，并利用像素值差大于或等于第一阈值的部分以形成第一特征图像。

在其中一个实施例中，在确定第一特征图像的步骤中，所述第一阈值大于或等于0，且小于所述第一图像中所述二维图案信息的各像素点的像素值中的最大值。

在其中一个实施例中，所述根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像，包括：

利用所述第二图像各像素点的像素值减去所述第一图像相应像素点的像素值，并利用像素值差大于或等于第二阈值的部分以形成第二特征图像。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

获取相邻两帧的所述三维图像，每一帧的三维图像分别在一段所述预设时间内获取的所述第一图像和所述第二图像得到；

将相邻两帧的所述三维图像进行特征匹配处理，得到匹配结果；

根据所述匹配结果将所述相邻两帧的所述三维图像进行拼接，得到拼接后的连续三维图像；及

根据所述连续三维图像和采集区域的预设三维信息以获得所述连续三维图像所对应的采集区域的待加工余量。

在其中一个实施例中，将所述相邻两帧的所述三维图像进行特征匹配处理，得到匹配结果，包括：

采用迭代最近点方法将所述相邻两帧的所述三维图像进行点云匹配处理，得到匹配结果。

在其中一个实施例中，所述预设时间满足0＜t≤200ms。

一种基于三维成像的加工装置，包括：

获取模块，用于获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，所述第一图像和所述第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；所述第一图像和所述第二图像均包括所述二维图案信息，所述第一图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第一区域，所述第二图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第二区域，所述第一区域与所述第二区域互不重合，获取所述采集区域的坐标信息及加工刀头的坐标信息；

确定模块，用于根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像，以及根据所述第一特征图像和所述第二特征图像确定所述采集区域的三维图像；及

处理模块，用于根据所述三维图像和所述采集区域的预设三维信息以获得所述采集区域的待加工余量，根据所述采集区域的坐标信息、所述加工刀头的坐标信息及所述待加工余量确定所述加工刀头的加工路径。

上述装置中，所述处理模块通过对所述对比图像进行差值处理后能够消除对比图像中的高反射信号，避免高反射信号干扰三维特征的重建计算，另外通过连续移动也能够使最终的三维图像保留原本位于高反射信号区域中的三维特征信息，从而能够重建出采集区域的清晰且完整的三维图像，进而使加工刀头能够更准确且全面地对消除相应采集区域的待加工余量，，实现对工件的准确加工，以得到符合预期要求的工件。

在其中一个实施例中，所述确定模块用于：

利用所述第一图像各像素点的像素值减去所述第二图像相应像素点的像素值，并根据像素值差大于或等于第一阈值的部分以形成第一特征图像；以及

利用所述第二图像各像素点的像素值减去所述第一图像相应像素点的像素值，并根据像素值差大于或等于第二阈值的部分以形成第二特征图像。

在其中一个实施例中，所述处理模块还用于获取相邻两帧的所述三维图像，将相邻两帧的所述三维图像进行匹配处理，得到匹配结果，并根据所述匹配结果将所述相邻两帧的所述三维图像进行拼接，得到拼接后的连续三维图像，并根据所述连续三维图像和所述采集区域的预设三维信息以获得所述连续三维图像所对应的采集区域的待加工余量。

一种基于三维成像的加工设备，包括：

投射器，向工件投射具有二维图案信息的投影光；

存储器，存储有计算机程序；

接收器，获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，所述第一图像和第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；所述第一图像和所述第二图像均包括所述二维图案信息，所述第一图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第一区域，所述第二图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第二区域，所述第一区域与所述第二区域互不重合；

处理器，被配置为执行所述存储器上的计算机程序，以实现：根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，以及根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像；及根据所述第一特征图像和所述第二特征图像确定所述采集区域的三维图像；根据所述三维图像和所述采集区域的预设三维信息以获得所述采集区域的待加工余量；获取所述采集区域的坐标信息及加工刀头的坐标信息，根据所述采集区域的坐标信息、所述加工刀头的坐标信息及所述待加工余量确定所述加工刀头的加工路径；及

加工器，包括加工刀头，所述加工器能够驱使所述加工刀头沿所述加工路径移动，以消除所述采集区域的待加工余量。

上述设备中，所述处理器通过对所述对比图像进行差值处理后能够消除对比图像中的高反射信号，避免高反射信号干扰三维特征的重建计算，另外通过连续移动也能够使最终的三维图像保留原本位于高反射信号区域中的三维特征信息，从而能够重建出采集区域的清晰且完整的三维图像，进而使加工刀头能够更准确且全面地对消除相应采集区域的待加工余量，，实现对工件的准确加工，以得到符合预期要求的工件。

一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的基于三维成像的加工方法的步骤。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的基于三维成像的加工方法的方法流程图；

图2为本申请另一实施例提供的基于三维成像的加工方法的方法流程图；

图3为本申请一实施例提供的投影光投射至工件时的示意图；

图4为图3实施例中对应相同采集区域的另一次投影光投射至工件时的示意图；

图5为图3所对应的第一图像中局部区域的幅值强度示意图；

图6为图4所对应的第二图像中局部区域的幅值强度示意图；

图7为图5减去图6且保留大于0的部分所形成的第一特征图像的示意图；

图8为图6减去图5且保留大于0的部分所形成的第二特征图像的示意图；

图9为图7加上图8所形成的工件于该帧的三维图像；

图10为本申请一实施例提供的连续扫描下的基于三维成像的加工方法的方法流程图；

图11为本申请一实施例提供的基于三维成像的加工装置的示意图；

图12为本申请一实施例提供的基于三维成像的加工设备的内部结构图；

图13为本申请一实施例提供的基于三维成像的加工设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

随着利用三维成像以对目标工件进行三维扫描检测的逐渐普及，如何获得更为清晰且完整的工件的三维模型，以对工件实现准确的加工，已成为了目前业界所关注的重点之一。为此，本申请的一些实施例提供一种基于三维成像的加工方法，通过获得更为清晰且完整的三维模型以实现对工件的准确加工。

本申请的一些实施例提供了一种基于三维成像的加工方法，该方法能够在极短的预设时间内获取相同采集区域的至少两个对比图像，其中每个对比图像分别对应一次具有二维图案信息的投影光的接收成像，其中不同对比图像中的二维图案信息的像素值的极大值所在区域互不重合，随后对相同采集区域的不同对比图像进行差值处理以得到相应的特征图像，从而能够有效地消除对比图像中可能存在的工件的高反射信号，并在特征图像中保留预期的有效信息，最后通过处理消除了高反射信号后的各特征图像以重建出相应采集区域的三维图像。

在一些实施例中，由于设备抖动、工件抖动等原因，原预期对应相同采集区域的第一图像和第二图像会存在少许不重合的采集区域，但通过控制预设时间即可使第一图像和第二图像的获取在极短时间内完成，从而减少不重合的采集区域，使得第一图像和第二图像所对应的采集区域几乎相同，使得这种差异在三维特征的重建计算中所引起的偏差可以忽略。为了方便描述，当第一图像和第二图像所对应的采集区域几乎相同时，也可称两者所对应的采集区域相同。

具体参考图1，在一些实施例中，基于三维成像的加工方法包括：

步骤S110：获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，第一图像和第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；第一图像和第二图像均包括二维图案信息，第一图像中二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第一区域，第二图像中二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第二区域，第一区域与第二区域互不重合。

步骤S120：根据第一图像各像素点的像素值与第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，以及根据第二图像各像素点的像素值与第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像。

步骤S130：根据第一特征图像和第二特征图像确定该采集区域的三维图像。

步骤S140：根据采集区域的三维图像的三维信息和预设的三维信息以获得该采集区域的待加工余量。

步骤S150：获取采集区域的坐标信息及加工刀头的坐标信息。

步骤S160：根据采集区域的坐标信息、加工刀头的坐标信息及待加工余量确定加工刀头的加工路径。

在以下描述中，对被摄工件于一段预设时间内所获得的图像可视为一帧，每一帧均包括第一图像和第二图像，每一帧的第一图像和第二图像对应工件表面的相同采集区域。另外，由于第一图像与第二图像之间需要进行对比分析，因此第一图像和第二图像也可统称为对比图像。

对于步骤S110，在一些实施例中，可在一段较短的间隔时间内分开获取第一图像和第二图像，以此避免成像时相互干扰。但相应地，也应避免在同一帧中获取第一图像与第二图像的间隔时间过长，防止由于同一帧的对比图像的获取间隔时间过长，而导致无法确保同一帧的第一图像和第二图像是目标工件同一区域的成像。另外，由于需要对同一帧的各对比图像之间的相应像素点进行计差值处理，因此为了便于对各对比图像进行差值处理，在一些实施例中应使各对比图像的大小一致或趋于一致，例如使第一图像的形状与第二图像的形状相同，且使第一图像的尺寸与第二图像的尺寸相等(例如长度相等且宽度相等的两个矩形图像)，以此确保同一帧的各对比图像中的相应像素点坐标相同。

当采集区域不存在三维特征及环境光反射的情况时，对比图像中将仅存在反射后的投影光的二维图案，其中该二维图案在图像中由各像素点组成，二维图案的形状由相应像素点的分布反映，二维图案的亮度由相应像素点的像素值大小反映，图像中的二维图案信息包括组成二维图案的各像素点的分布信息及像素值大小信息。即，在忽略高反信号及工件表面三维特征信号后所获得的第一图像和第二图像中，具有二维图案信息的像素点的像素值即可称为二维图案信息的像素值。

二维图案信息的像素值的极大值所在区域可理解为：在图像平面的至少一个方向上，在该二维图案信息的各像素点中，一个像素点的像素值大于该方向相邻两侧的像素点的像素值，则该像素值所在区域可称为一个二维图案信息中的像素值的极大值所在区域。

例如，在一些实施例中，当第一图像中的二维图案由多个亮度呈高斯分布的圆形光斑组成时，每个圆形光斑的中心的像素值大于该光斑于各方向的其他区域的像素值，因此该像素值所在区域为该光斑的像素值的极大值所在区域，每个光斑的像素值的极大值所在区域组成第一图像中的第一区域。对于第二图像中的第二区域类似，此处不加以赘述。

在上述基于三维成像的加工方法中，可对工件投射具有特定二维图案信息的投影光，并对从工件表面反射回来的投影光进行成像，以此获取第一图像和第二图像，通过将同一帧的第一图像和第二图像控制在预设时间内获取，从而可视为同一帧的第一图像和第二图像均是对工件同一区域范围的成像。对工件投射的投影光可以包括条形光斑、圆形光斑、不规则光斑中的至少一种，投影光的投影图案即包括相应的条纹光斑信息、圆形光斑信息、不规则光斑信息中的至少一种。

另外，第一图像和第二图像均包括反射回来的二维图案信息，且由于在同一帧的第一图像和第二图像中，第一区域和第二区域相近但互不重合，因此两者中的二维图案信息的像素值的极大值区域所对应的工件表面的区域不同，从而使得同一帧的两个对比图像所获得的二维图案信息共同包含了工件表面的大量特征信息，其中工件的凹陷、凸起等特征会引起照射至其上并反射的投影光发生幅值及分布的变化，从而导致对比图像中的二维图案信息的幅值及分布也发生相应改变。

进一步地，对于步骤S120，将同一帧的第一图像与第二图像中各相应像素点的像素值做差值处理，从而得到同一帧的第一特征图像和第二特征图像。由于同一帧的第一图像和第二图像在预设时间内获取，两个对比图像所对应的工件表面的采集区域几乎重合，因此当采集区域存在高反射部分时，第一图像和第二图像不仅也存在相应的高亮区域(高反信号)，且两个对比图像中由工件高反射现象产生的高反信号的位置几乎重合。此时通过差值处理，第一特征图像保留了第一图像中携带有工件三维特征信息的二维图案，且消去了第一图像中由于工件表面高反射现象而引起的高幅值信号。同理，第二特征图像保留了第二图像中携带有工件三维特征信息的二维图案，且消去了第二图像中由于工件表面高反射现象而引起的高幅值信号。即，同一帧的第一特征图像和第二特征图像分别携带了工件于同一采集区域中不同子区域的三维特征。随后，通过步骤S130，利用同一帧的第一特征图像和第二特征图像获得工件于该帧所对应的采集区域的三维图像，该三维图像即能反映出该采集区域的三维模型。

在上述步骤中，不仅可以获得工件表面的大量特征信息，且可以消除工件表面的高反射信号，避免高反射信号干扰三维点云的重建计算，另外也能使最终的三维图像能够保留原本位于高反射信号区域中的三维特征信息，从而通过上述步骤能够重建出采集区域的清晰且完整的三维图像，进而能够为后续的加工过程提供准确的对比信息。

在一些实施例中，对于步骤S110而言，当需要获取同一帧的第一图像和第二图像时，可以对目标工件投射两次投影光，每次投影光分开投射，即第一次投影光投射后再进行第二次投影光的投射，每次投射的投影光对应一个对比图像的接收。每次投影光照射至工件表面所呈现的二维图案形状、大小及强度相同或大致相同，且对应同一帧成像的每次投影光在工件上形成的二维图案的最大光强分布区域互不重合。同一帧中的各对比图像均可视为对工件同一区域范围的成像。因此在一些实施例中，在步骤S110之前还包括步骤：在预设时间内向工件依次投射两次具有二维图案的投影光，两次投影光在工件上形成的二维图案的最大光强分布区域互不重合。投影光所具有的二维图案信息包括但不限于矩形光斑、圆形光斑、椭圆光斑、非规则光斑等，且各光斑的强度可以相同，也可以不同。且在一些实施例中，投影光可以为可见光和红外光波段范围内的单色光。通过在预设时间内投射的两次投影光，以分别获取同一帧的第一图像和第二图像，同一帧的第一图像和第二图像在预设时间内获取，第一图像和第二图像均包括二维图案信息，且在同一帧的第一图像和第二图像中，第一图像中的第一区域与第二图像中的第二区域互不重合。

同一帧的第一图像和第二图像应在一预设时间内完成获取，以确保同一帧的第一图像和第二图像是针对目标工件同一区域的成像。当同一帧仅包括两个对比图像仅包括，上述预设时间可理解为从第一个对比图像曝光开始至最后一个对比图像曝光结束时的间隔时间。在一些实施例中，预设时间满足0＜t≤200ms。

在一些实施例中，对应同一帧成像所投射的各投影光的间隔时间小于等于50ms，具体可以为1ms、5ms、15ms、25ms、30ms、40ms或50ms。此时，对应同一帧成像的投影光的投射间隔能够被控制在极短的时间内，从而可确保同一帧中的各对比图像均是对工件同一区域范围的成像。

进一步地，在一些实施例中，也可通过控制同一帧中的各对比图像的曝光时间以确保对比图像的获取时间不会过长。一些实施例中的对比图像的曝光时间控制在100ms以内，具体可以为30ms、50ms、65ms、80ms或100ms。以此能够使获得对比图像时的曝光时间控制在极短的范围内，避免曝光时间过长，从而进一步确保同一帧中的各对比图像均是对工件同一区域范围的成像。

在一些实施例中，在步骤S110之前还包括步骤：在预设时间内向工件依次投射两次具有二维图案的投影光，两次投影光在工件上形成的二维图案的最大光强分布区域互不重合，每次投影光的投射持续时间在100ms以内，间隔时间在50ms以内。

相应地，在这些实施例中，通过在预设时间内投射的两次投影光，以分别获取同一帧的第一图像和第二图像，第一图像和第二图像均包括二维图案信息，且在同一帧的第一图像和第二图像中，第一图像中的第一区域与第二图像中的第二区域互不重合，同一帧的第一图像和第二图像在预设时间内获取，获取同一帧的第一图像和第二图像的间隔时间满足0＜t1≤50ms，第一图像和第二图像的曝光时间满足0＜t2≤100ms，预设时间满足0＜t≤200ms，以此能够将获取同一帧的第一图像和第二图像的总时长控制在极短的时间内，从而确保同一帧中的各对比图像均是对工件同一区域范围的成像。进一步地，在一些实施例中，t1≤1ms，t2≤30ms，t≤60ms。

对于步骤S110，在一些实施例中，向工件投射的二维图案的形状、大小及强度相同或大致相同，不同之处在于，对应同一帧成像但不同对比图像的各投影光而言，各投影光投射至工件表面所照亮的区域不重合，例如在一些实施例中可以呈互补关系(可参考图3和图4)，因此最终通过接收这些投影光所形成的各对比图像中的二维图案信息的像素值的极大值所在区域也互不重合，例如在一些实施例中可以呈相应的互补关系。

具体地，在一些实施例中，同一帧的各对比图像尺寸相同，且其中投影光具有的二维图案由多条相互平行且大小相同的长条形光斑组成，同一帧的相应各投影光投射至工件表面所照亮的区域互补(可参考图3和图4)，即对应第一图像的投影光在工件上的照亮区域与对应第二图像的投影光在工件上的非照亮区域重合，对应第二图像的投影光在工件上的照亮区域与对应第一图像的投影光在工件上的非照亮区域重合。通过互补的照射关系，对应同一帧的各投影光的图案能够完整覆盖该帧所对应的工件表面的采集区域(可参考图3和图4)。且由于采集区域中的三维特征(凸起、凹陷等)在被投影光照射后会导致反射后的投影光发生变化(如导致反射后的投影光图案发生强度、分布的非均匀变化)，从而使照亮区域中的三维信息能够被体现在反射后的投影光中，进而最终体现在相应的对比图像中。在接收经工件表面反射回的各投影光后，对比图像中将同样呈现反射后的投影光所具有的二维图案，而采集区域中的三维特征信息即包含于反射后的投影光中，且在同一帧的各对比图像中，不同对比图像中的二维图案的像素位置也将呈现互补的关系。因此，当同一帧的相应各投影光投射至工件表面所照亮的区域互补时，采集区域中的各种三维信息将被完整体现在对比图像中，例如部分三维信息体现在第一图像中，剩下的另一部分三维信息体现在第二图像中。

由以上可知，在同一帧的第一图像和第二图像中，第一图像中的二维图案信息的极大值区域(即二维图案信息中像素值的极大值所在区域)与第二图像中的二维图案信息的极大值区域互不重合，将有利于使工件表面的三维信息更完整地被体现在各对比图像中，从而提高三维成像的完整性。

可参考图2，由于第一图像中的二维图案信息的极大值区域与第二图像中的二维图案信息的极大值区域互不重合，例如当第一图像和第二图像在图像边界完全重合的情况下，图像中的第一区域与第二区域将互不重合，因此在一些实施例中，步骤S120具体可以为步骤S121：利用第一图像各像素点的像素值减去第二图像相应像素点的像素值，并利用像素值差大于或等于第一阈值的部分以形成第一特征图像；利用第二图像各像素点的像素值减去第一图像相应像素点的像素值，并利用像素值差大于或等于第二阈值的部分以形成第二特征图像。第一图像和第二图像中坐标相同的像素点可称为两个图像的相应像素点。此时可通过控制第一阈值和第二阈值的大小以完全消除第一特征图像中涉及第二区域的信号，以及消除第二特征图像中涉及第一区域的信号。

利用同一帧的第一图像各像素点的像素值减去第二图像相应像素点的像素值，仅保留大于第一阈值的部分，且原本在第一图像中的高反信号与第二图像中的高反信号相减后将接近完全抵消，因此第一图像中的极大值区域的特征依然能够保留在第一特征图像中，而原本可能存在的高反信号特征将被消除。同理，利用同一帧的第二图像各像素点的像素值减去第一图像相应像素点的像素值，仅保留大于第二阈值的部分，且原本在第二图像中的高反信号与第一图像中的高反信号相减后将接近完全抵消，因此第二图像中的极大值区域的特征依然能够保留在第二特征图像中，而原本可能存在的高反信号特征将被消除。而工件的三维特征所对应的第一图像和第二图像中的极大值区域存在变形，因此当极大值区域被保留下来时，这些三维特征信息也随之保留在第一特征图像和第二特征图像中。通过步骤S120所得到的第一特征图像和第二特征图像，能够有效消除原本位于第一图像和第二图像中由于工件表面高反射现象而引起的高反信号，从而能够有效消除环境噪声，避免高反信号淹没有效信号(发生变形的二维图案信息)，进而有效提升三维成像的完整性。另外，高反信号的消除也有利于提升通过步骤S130所获得的三维图像的精确性及完整性。

第一阈值和第二阈值可统称为预设值，在一些实施例中，在获得第一特征图像和第二特征图像的步骤S121中，预设值大于或等于0，且小于第一图像或第二图像中二维图案信息的各像素点的像素值中的最大值。

例如在一些实施例中，在确定第一特征图像的步骤中，第一阈值大于或等于0，且小于第一图像中二维图案信息的各像素点的像素值中的最大值。在一些实施例中，在确定第二特征图像的步骤中，第二阈值大于或等于0，且小于第二图像中二维图案信息的各像素点的像素值中的最大值。

通过控制步骤S121中的预设值大小可以选择性地保留差值处理后的第一特征图像和第二特征图像中的三维特征信息的大小。特别地，在一些实施例中，当同一帧的第一图像中的高反信号的大小和分布均与第二图像中的相同时，该预设值可定为0，此时两个对比图像相减后能够完全去除高反信号，并较好地保留工件反射回来的携带三维特征信息的投影光信号。而在一些实施例中，同一帧的第一图像和第二图像中的高反信号的大小和分布存在细微差异时(如两个对比图像中的高反信号沿一个方向存在微小位移)，两个对比图像的相减将无法很好地消除高反信号，使得第一特征图像和第二特征图像依然残留强度较小的高反信号，此时可通过提高预设值，使第一特征图像和第二特征图像仅保留大于预设值的部分，从而确保高反信号被完全消除。

需要注意的是，在一些情况下，在经工件表面的反射后，反射光的图案将发生形变，图案中的极大值信号会向原本图案中的极小值区域移动，即此时的三维特征信息同时包含于图案中的原始的极大值区域和极小值区域中。且由于第一图像和第二图像中的高反信号在相减后可能存在较小强度的残留，从而对上述分布至极小值区域的三维特征信息造成较大的干扰。为了更好地在第一特征图像和第二特征图像中保留这部分位于极小值区域的三维特征信息，避免高反信号对三维特征信息的分离造成干扰，在一些实施例中，可通过控制步骤S121中的预设值的大小以保留这部分三维特征信息。具体地，在一些实施例中，预设值大于或等于第一图像或第二图像中的二维图案信息中最大像素值的十分之一，从而有利于消除残留的高反信号；且预设值小于或等于第一图像或第二图像中的二维图案信息中最大像素值的五分之一，从而较好地避免位于极小值区域且强度较小的三维特征信息被消除。

可结合参考图3和图4，在一个实施例中，向工件的采集区域投射具有二维图案信息的投影光的步骤具体为：在60ms的预设时间内向工件的采集区域依次投射第一投影光1110和第二投影光1120，第一投影光1110和第二投影光1120的持续时长均在30ms以内，第一投影光1110与第二投影光1120的间隔时长在1ms以内。第一投影光1110和第二投影光1120具有相同的二维投影图案，其中二维投影图案由多条相互平行的矩形光斑组成，第一投影光1110中的各矩形光斑的形状、大小、间隔距离、强度均与第二投影光1120中各矩形光斑相同，且同一矩形光斑的各处强度为常数。

且对应同一帧成像的第一投影光1110和第二投影光1120而言，两次投影光投射至工件表面所照亮的区域互补，由于预设时间极短，两次投影光能够被视为对工件同一采集区域10的照射，只是两次投影光在该采集区域10的照亮区域互补，或者描述为两次投影光于工件上的光斑区域互补。因此，第一投影光1110和第二投影光1120的照亮区域能够完整覆盖采集区域10，其中一半面积的采集区域10能够被第一投影光1110照亮，而另一半面积的采集区域10能够被第二投影光1120照亮，从而该采集区域10中的各三维特征信息能够被全面记录于反射后的投影光中。在该实施例中，一帧所对应的采集区域10存在两处三维特征，分别为第一三维特征102和第二三维特征103，且第一三维特征102被第一投影光1110照射，即被第一投影光1110的二维图案光斑覆盖，而第二三维特征103被第二投影光1120照射，即被第二投影光1120的二维图案光斑覆盖。照射至第一三维特征102的第一投影光1110被反射后，覆盖该第一三维特征102的光斑将发生形状、光强分布等变化，从而将第一三维特征102的信息记录于反射后的相应光斑中；同样地，第二三维特征103的信息被记录于反射后的第二投影光1120的相应光斑中。

参考图5和图6，在一些情况下，由于目标工件的部分表面存在高反射现象，导致目标工件反射回的不仅仅是投影光的二维图案信息1100，同时还包括了高反信息104，从而导致最终的第一图像1210和第二图像1220均包括了二维图案信息1100和高反信息104的叠加。该实施例中的第一图像1210和第二图像1220的形状及尺寸相同。在该实施例中，根据第一图像1210和第二图像1220可知，该帧所对应的采集区域10存在两处明显的高反射区域，第一三维特征102处于其中一个高反射区域中，第二三维特征103处于其中的另一个高反射区域中。在第一图像1210中，位于高反信息104区域的二维图案信息1100携带了第一三维特征信息1021；在第二图像1220中，位于另一高反信息104区域的二维图案携带了第二三维特征信息1031。其中，原本能够用于算法分析的有效的二维图案信息1100被高反信息104叠加后，将导致系统对该存在高反现象的区域分析失效，从而丢失该区域的三维特征信息，导致三维成像的不完整。因此，在该实施例中，通过对同一帧中的第一图像1210和第二图像1220进行差值处理以消除高反信息104。需要注意的是，图5为图3的采集区域10于X方向的像素行105中各像素点的像素值大小，图6为图4的采集区域10于X方向的像素行105中各像素点的像素值大小，由于图3和图4所体现的均是同一采集区域10，因此图5和图6均是对该采集区域10的同一成像像素行的像素值信息。

具体地，图7为该帧下的第一图像1210各像素点的像素值减去第二图像1220相应像素点的像素值，且保留大于0的部分所形成的第一特征图像1310；图8为该帧下的第二图像1220各像素点的像素值减去第一图像1210相应像素点的像素值，且保留大于0的部分所形成的第二特征图像1320。需要注意的是，相应像素点可理解为第一图像1210和第二图像1220中的相同位置的最小可计算区域。通过差值处理，所得到第一特征图像1310将仅保留经目标工件反射后的第一投影光1110的二维图案信息1100及第一三维特征信息1021；所得到第二特征图像1320将仅保留经目标工件反射后的第二投影光1120的二维图案信息1100及第二三维特征信息1031。

由于第一特征图像1310和第二特征图像1320携带的是同一采集区域10中互补区域的信息，因此可参考图9，在一些实施例中，例如在该实施例中，将第一特征图像1310与第二特征图像1320各像素点的像素值相加以得到工件于该帧的采集区域10的三维图像1400，通过对该帧的三维图像1400各像素点的像素值分布以计算出采集区域10中的三维特征信息，进而得工件于该采集区域10中的三维图像1400。当然，重建出三维图像1400的方法并不限于将第一特征图像1310和第二特征图像1320相加，在一些实施例中也可以直接通过第一特征图像1310和第二特征图像1320中的三维特征信息分别独立计算出各互补区域中的三维特征。具体地，在一些实施例中，通过同一帧第一特征图像1310和第二特征图像1320到该帧的三维图像1400的方法可以为：对同一帧(同一采集区域)的第一特征图像1310和第二特征图像1320分别进行图像处理，图像处理方法包括但不限于互相关法、最小二乘法等，最终得到该帧下目标工件相应采集区域的密集三维点云，通过三维点云可反映该采集区域的深度信息。

参考图10，在一些实施例中，为了对目标工件进行连续移动的三维扫描，以获得扫描区域的三维特征信息，基于三维成像的加工方法还包括步骤S131：获取相邻两帧的三维图像1400，每一帧三维图像1400分别通过在一段预设时间内采集到的第一图像和第二图像通过以上相应方法得到，将相邻两帧的三维图像1400进行特征匹配处理，得到匹配结果；根据匹配结果将相邻两帧的三维图像1400进行拼接，得到拼接后的连续三维图像。其中，前一帧三维图像1400由一段预设时间内获得的第一图像和第二图像得到，相邻的后一帧三维图像1400由相邻的后一段预设时间内获得的第一图像和第二图像得到。

具体地，当连续三维图像通过三维点云体现时，步骤S131的特征匹配处理可以为：通过对相邻两个扫描时刻的三维图像中的三维点云信息进行最近点迭代(IterativeClosest Point，ICP)处理，以对相邻两帧的三维图像中的三维点云进行匹配处理，得到匹配结果，进而根据匹配结果对相邻帧的采集区域10进行拼接，从而重建出对应扫描区域的连续三维图像。

对于步骤S140，根据采集区域的三维图像和预设的三维信息以获得采集区域的待加工余量。在一些实施例中，当对目标工件进行连续移动的三维扫描时，系统将由以上方法得到该连续采集区域对应的连续三维图像，连续三维图像由两个或以上的相邻帧的三维图像1400拼接获得。连续采集区域可理解为由多个相邻帧所对应的采集区域拼接而成，连续三维图像为对应连续采集区域的图像。此时，步骤S140将为：根据拼接后的连续三维图像和连续采集区域的预设三维信息以获得连续采集区域的待加工余量。

采集区域的三维图像包含了该区域中的三维特征数据，区域中各点的空间位置具体可体现为坐标值集合(x1，y1，z1)；采集区域的预设的三维信息包含了工件于该区域的理论模型数据，区域中各点的三维信息具体可体现为坐标值集合(x0，y0，z0)。在一些实施例中，通过使采集区域的实际测量模型的集合(x1，y1，z1)与该区域相应的理论设计模型的集合(x0，y0，z0)进行比对，可得到两者之间的非重叠区域，空间中的非重叠区域具体可体现为坐标值集合(x’，y’，z’)，该坐标值集合可由集合(x1，y1，z1)减去集合(x0，y0，z0)得到，该坐标值集合所体现的空间信息可用于得到待加工余量。

为了能够在预设的理论三维模型中找到与采集区域对应的参考区域以实现比对，在一些实施例中，当采集区域的特征结构较多时，可在三维图像的三维形状与理论模型中任一区域的三维形状具有超过90％的相似性时，即可认为两者对应工件表面的同一区域，从而可以将两者进行比对以获得待加工余量。具体地，超过90％的相似性可理解为两个三维形状(如三维曲面形状)在经过各种旋转平移操作后有超过90％的区域能够完全重合。当然，也可以通过任意已知的其他方法将采集区域与理论模型中的区域进行比对，以获得理论模型中与该采集区域对应的区域，此处不加以赘述。

除了获取待加工余量外，还需进行步骤S150，以获取采集区域和加工刀头的坐标信息，需要注意的是，步骤S150并不一定要在步骤S140之后进行，步骤S150可在步骤S160之前的任意节点进行。且在一些实施例中，如在步骤S140获取待加工余量的过程中已经获取了采集区域的空间坐标信息的前提下，这些实施例中的步骤S150可以仅获取加工刀头的坐标信息。

在获得采集区域的坐标信息、该区域的待加工余量及加工刀头的坐标信息后，即可进行步骤S160，通过上述信息获得加工刀头的加工路径，加工路径覆盖存在待加工余量的空间坐标，使得加工刀头能够削除采集区域处的待加工余量，进而得到符合预期形貌要求的工件。

参考图11，本申请的一些实施例还提供了一种基于三维成像的加工装置30(以下简称加工装置30)，加工装置30包括获取模块31、确定模块32和处理模块33。其中获取模块31、确定模块32和处理模块33的功能可结合图3至图9及上述各实施例的方案。

获取模块31，用于获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，第一图像和第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；第一图像和第二图像均包括二维图案信息，第一图像中二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第一区域，第二图像中二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第二区域，第一区域与第二区域互不重合，获取采集区域的坐标信息及加工刀头的坐标信息；

确定模块32，用于根据第一图像各像素点的像素值与第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，根据第二图像各像素点的像素值与第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像，以及根据第一特征图像和第二特征图像确定采集区域的三维图像；及

处理模块33，用于根据三维图像和采集区域的预设三维信息以获得采集区域的待加工余量，根据采集区域的坐标信息、加工刀头的坐标信息及待加工余量确定加工刀头的加工路径。

在一些实施例中，获取模块31获取图像的方式可以为：同一帧中的各对比图像的曝光时间控制在100ms以内，具体可以为30ms、50ms、65ms、80ms或100ms；分开获取同一帧中的各对比图像，间隔时间小于等于50ms，具体可以为1ms、5ms、15ms、25ms、30ms、40ms或50ms；从获取同一帧的第一个对比图像曝光开始至最后一个对比图像曝光结束的时间在200ms以内。

在一些实施例中，确定模块32通过利用第一图像1210各像素点的像素值减去第二图像1220相应像素点的像素值，并根据像素值差大于或等于第一阈值的部分以形成第一特征图像1310；以及利用第二图像1220各像素点的像素值减去第一图像1210相应像素点的像素值，并根据像素值差大于或等于第二阈值的部分以形成第二特征图像1320。其中所采用的第一阈值和第二阈值的具体方案可参考以上实施例的描述，此处不加以赘述。

在一些实施例中，处理模块33通过处理对比图像以获得三维图像1400。具体地，在一些实施例中可以采用互相关匹配法、最小二乘法等算法分别对同一帧的第一特征图像1310和第二特征图像1320进行处理，以得到该帧所对应的采集区域的三维图像1400。

在一些实施例中，处理模块33还用于获取相邻两帧的三维图像1400，将相邻两帧的三维图像1400进行特征匹配处理，得到匹配结果，并根据匹配结果将相邻两帧的三维图像1400进行拼接，得到拼接后的连续三维图像，以此加工装置30能够对工件实现连续扫描的效果。具体地，对相邻帧的三维图像1400进行特征匹配处理可参考以上实施例涉及三维点云的匹配方法，此处不加以赘述。

具体地，在一些实施例中，加工装置30还包括投影模块，投影模块能够在预设时间内向工件投射至少两次具有二维图案的投影光(如第一投影光1110和第二投影光1120)，在预设时间内，每次投影光在工件上形成的二维图案的最大光强分布区域互不重合。投影模块向工件投射投影光的方式为间隔投射每次投影光。在另一些实施例中，投影模块向工件投射的投影光的方式、二维图案信息1100等可参考以上实施例中的方式，此处不加以赘述。对工件投射的投影光的二维图案可以包括条形光斑、圆形光斑、不规则光斑中的至少一种，投影光的投影图案即包括相应的条纹光斑信息、圆形光斑信息、不规则光斑信息中的至少一种。

另外，在一些实施例中，投影模块分开投射每次投影光，例如第一投影光1110投射结束后再进行第二投影光1120的投射。

上述加工装置30中，投影模块在预设时间内所投射的投影光在工件上形成的亮度的极大值所在区域互不重合，因此在预设时间内反射回的投影光所形成的第一图像和第二图像一共携带采集区域中的大量三维特征信息。处理模块33通过对对比图像进行差值处理后能够消除对比图像中的高反射信号，避免高反射信号干扰三维特征的重建计算，另外也能够使最终的三维图像保留原本位于高反射信号区域中的三维特征信息，从而能够重建出采集区域的清晰且完整的三维图像，进而使加工刀头能够更准确且全面地对消除相应采集区域的待加工余量，，实现对工件的准确加工，以得到符合预期要求的工件。

参考图12，在本申请的一些实施例中，还提供了一种基于三维成像的加工设备(以下简称加工设备)，加工设备包括：

投射器，向工件投射具有二维图案信息的投影光；

存储器，存储有计算机程序；

接收器，获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，第一图像和第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；第一图像和第二图像均包括二维图案信息，第一图像中二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第一区域，第二图像中二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第二区域，第一区域与第二区域互不重合；

处理器，被配置为执行存储器上的计算机程序，以实现：根据第一图像各像素点的像素值与第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，以及根据第二图像各像素点的像素值与第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像；及根据第一特征图像和第二特征图像确定采集区域的三维图像；根据三维图像和采集区域的预设三维信息以获得采集区域的待加工余量；获取采集区域的坐标信息及加工刀头的坐标信息，根据采集区域的坐标信息、加工刀头的坐标信息及待加工余量确定加工刀头的加工路径；及

加工器，包括加工刀头，加工器能够驱使加工刀头沿加工路径移动，以消除采集区域的待加工余量。

具体可参考图13，在一些实施例中，加工设备40包括投射器410、接收器420、处理器430及加工器440，投射器410可以为能够投射具有预期二维图案信息的结构光的任意种类光源，接收器420为摄像头，处理器430能够用于控制投射器410的投影周期、时长等，且能够分析处理接收器420所获得的针对采集区域10的第一图像和第二图像，以此获取该采集区域10对应的三维图像，该三维图像即包含了该区域的深度信息170(实线示意)，随后与该采集区域10的预设三维信息180(虚线示意)以获得采集区域的待加工余量。最后，处理器430根据采集区域的坐标信息、加工刀头的坐标信息及待加工余量确定加工刀头的加工路径，并控制加工器440中的加工刀头442沿加工路径移动以将采集区域上的多余部分(图中实线170与虚线180之间的部分)削除，从而获得预期形貌(如图中虚线180所示形貌)的工件。

在上述加工设备中，不仅可以获得工件表面的大量特征信息，且可以消除工件表面的高反射信号，避免高反射信号干扰三维特征的重建计算，另外也能使最终的三维图像能够保留原本位于高反射信号区域中的三维特征信息，从而通过上述基于三维成像的加工方法能够重建出工件的清晰且完整的三维模型。

在一些实施例中，投射器对投影光的投射方式以及处理器对图像处理的方式均可参考以上实施例中的相应方案，均应视为在本申请的记载范围之内。投射器可以为搭载光学整形元件的激光投影器件。接收器可以为图像传感器，图像传感器可以为CCD(ChargeCoupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)。投射器、接收器、存储器及处理器通过系统总线连接。

在一些实施例中，对投射器、接收器、处理器等的限定可以参见以上对于基于三维成像的加工方法的限定，此处不加以赘述。

例如在一些实施例中，投射器能够在预设时间内向物体投射至少两次具有二维图案信息的投影光，在预设时间内，每次投影光在物体上形成的亮度的极大值所在区域互不重合。在一些实施例中，投射器分开投射每次投影光。在一些实施例中，投射器所投射的二维图案信息包括条纹光斑信息、圆形光斑信息、不规则光斑信息中的至少一种。

对于接收器而言，为保证同一帧的第一图像和第二图像在极短时间内获得，因此在一些实施例中，处于同一帧的第一图像和第二图像均在小于或等于200ms的预设时间内获取。对应地，投射器所投射的对应第一图像和第二图像的投影光也在200ms内投射。

对于处理器而言，具体地，处理器用于：利用第一图像各像素点的像素值减去第二图像相应像素点的像素值，并根据像素值差大于或等于第一阈值的部分以形成第一特征图像；以及利用第二图像各像素点的像素值减去第一图像相应像素点的像素值，并根据像素值差大于或等于第二阈值的部分以形成第二特征图像。

且当电子设备需要对物体进行连续三维扫描时，一些实施例的处理器还可获取物体的相邻两帧的三维图像，将相邻两帧的三维图像进行特征匹配处理，得到匹配结果，并根据匹配结果将相邻两帧的三维图像进行拼接，得到拼接后的连续三维图像，并根据所述连续三维图像和采集区域的预设三维信息以获得所述连续三维图像所对应的采集区域的待加工余量。

另外，存储器中存储有计算机程序，而处理器执行计算机程序时可以实现上述各方法实施例中的步骤，此处不加以赘述。

本领域技术人员可以理解，图12中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的加工设备的限定，具体的加工设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

上述基于三维成像的加工方法、加工装置、加工设备及存储介质在应用于三维成像时，利用具有被摄工件表面二维信息的第一图像和具有工件表面三维信息的三维信息图像，以确定被摄工件表面的三维模型，从而可有效提升每一帧三维成像的精确性，进而有利于对工件的准确加工。且进一步地，上述基于三维成像的加工方法、加工装置、加工设备及存储介质也能应用于连续三维扫描，通过结合上述对第一图像和三维信息图像的拼接处理，对被摄工件的连续扫描能够得到稳定且精确连续三维模型，进而有利于对工件表面的连续区域实现准确加工。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种基于三维成像的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，所述第一图像和所述第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；所述第一图像和所述第二图像均包括所述二维图案信息，所述第一图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第一区域，所述第二图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第二区域，所述第一区域与所述第二区域互不重合；

根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，以及根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像；

根据所述第一特征图像和所述第二特征图像确定所述采集区域的三维图像；

根据所述三维图像和所述采集区域的预设三维信息以获得所述采集区域的待加工余量；

获取所述采集区域的坐标信息及加工刀头的坐标信息；及

根据所述采集区域的坐标信息、所述加工刀头的坐标信息及所述待加工余量确定所述加工刀头的加工路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，包括：

利用所述第一图像各像素点的像素值减去所述第二图像相应像素点的像素值，并利用像素值差大于或等于第一阈值的部分以形成第一特征图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在确定第一特征图像的步骤中，所述第一阈值大于或等于0，且小于所述第一图像中所述二维图案信息的各像素点的像素值中的最大值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像，包括：

利用所述第二图像各像素点的像素值减去所述第一图像相应像素点的像素值，并利用像素值差大于或等于第二阈值的部分以形成第二特征图像。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取相邻两帧的所述三维图像，每一帧的三维图像分别在一段所述预设时间内获取的所述第一图像和所述第二图像得到；

将相邻两帧的所述三维图像进行特征匹配处理，得到匹配结果；

根据所述匹配结果将所述相邻两帧的所述三维图像进行拼接，得到拼接后的连续三维图像；及

根据所述连续三维图像和采集区域的预设三维信息以获得所述连续三维图像所对应的采集区域的待加工余量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述相邻两帧的所述三维图像进行特征匹配处理，得到匹配结果，包括：

采用迭代最近点方法将所述相邻两帧的所述三维图像进行点云匹配处理，得到匹配结果。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，所述预设时间满足0＜t≤200ms。

8.一种基于三维成像的加工装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，所述第一图像和所述第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；所述第一图像和所述第二图像均包括所述二维图案信息，所述第一图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第一区域，所述第二图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第二区域，所述第一区域与所述第二区域互不重合，获取所述采集区域的坐标信息及加工刀头的坐标信息；

确定模块，用于根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像，以及根据所述第一特征图像和所述第二特征图像确定所述采集区域的三维图像；及

处理模块，用于根据所述三维图像和所述采集区域的预设三维信息以获得所述采集区域的待加工余量，根据所述采集区域的坐标信息、所述加工刀头的坐标信息及所述待加工余量确定所述加工刀头的加工路径。

9.根据权利要求8所述的加工装置，其特征在于，所述确定模块用于：

利用所述第一图像各像素点的像素值减去所述第二图像相应像素点的像素值，并根据像素值差大于或等于第一阈值的部分以形成第一特征图像；以及

利用所述第二图像各像素点的像素值减去所述第一图像相应像素点的像素值，并根据像素值差大于或等于第二阈值的部分以形成第二特征图像。

10.根据权利要求8所述的加工装置，其特征在于，所述处理模块还用于获取相邻两帧的所述三维图像，将相邻两帧的所述三维图像进行特征匹配处理，得到匹配结果，并根据所述匹配结果将所述相邻两帧的所述三维图像进行拼接，得到拼接后的连续三维图像，并根据所述连续三维图像和所述采集区域的预设三维信息以获得所述连续三维图像所对应的采集区域的待加工余量。

11.一种基于三维成像的加工设备，其特征在于，包括：

投射器，向工件投射具有二维图案信息的投影光；

存储器，存储有计算机程序；

接收器，获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，所述第一图像和第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；所述第一图像和所述第二图像均包括所述二维图案信息，所述第一图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第一区域，所述第二图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第二区域，所述第一区域与所述第二区域互不重合；

处理器，被配置为执行所述存储器上的计算机程序，以实现：根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，以及根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像；及根据所述第一特征图像和所述第二特征图像确定所述采集区域的三维图像；根据所述三维图像和所述采集区域的预设三维信息以获得所述采集区域的待加工余量；获取所述采集区域的坐标信息及加工刀头的坐标信息，根据所述采集区域的坐标信息、所述加工刀头的坐标信息及所述待加工余量确定所述加工刀头的加工路径；及

加工器，包括加工刀头，所述加工器能够驱使所述加工刀头沿所述加工路径移动，以消除所述采集区域的待加工余量。

12.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

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