CN112556580B - 测量三维尺寸的方法、装置、系统、电子设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种测量三维尺寸的方法、装置、系统、电子设备和存储介质，涉及机器视觉技术领域。该方法包括：以第一方向采集工件的第一图像，第一方向垂直于工件的基准面或与基准面的法线的夹角在第一预设值以内；以第二方向采集工件的第二图像，第二方向与最大梯度投影线平行或与最大梯度投影线的夹角在第二预设值以内，最大梯度投影线是指斜面上距离基准面最远顶点与距离基准面最近顶点连线形成的最大梯度线在基准面上的投影线；根据第一图像和第二图像，确定工件的三维尺寸。本实施例的测量过程操作简单，效率较快，且成本较低。

Description

测量三维尺寸的方法、装置、系统、电子设备和存储介质

技术领域

本申请涉及机器视觉技术领域，具体而言，涉及一种测量三维尺寸的方法、装置、系统、电子设备和存储介质。

背景技术

在工业生产中，为了保证成型工件的质量，需要对工件的尺寸进行测量，以确保生产出的工件为符合尺寸要求的工件。且对于生产线而言，为了保证生产效率，需要有较快的测量速度和较高的测量精度。

对于上表面各处高度不同的工件，尺寸测量难度相对较大。现有技术中可以通过设置多个与上表面相对的激光测距仪，多个激光测距点分布在工件的上表面，通过多个激光测距仪分别测量各点的高度进而确定工件尺寸。为了保证较好的测量效果需要数量较多的激光测距仪，成本较高且测量效率较低。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种测量三维尺寸的方法、装置、系统、电子设备和存储介质，能够既快捷又成本较低地测量工件尺寸。

第一方面，本申请实施例提供了一种测量三维尺寸的方法，用于测量具有斜面的工件的三维尺寸，所述斜面为所述工件的相对基准面具有斜度的表面，包括：以第一方向采集工件的第一图像，所述第一方向垂直于工件的基准面或与所述基准面的法线的夹角在第一预设值以内；以第二方向采集所述工件的第二图像，所述第二方向与最大梯度投影线平行或与所述最大梯度投影线的夹角在第二预设值以内，所述最大梯度投影线是指所述斜面上距离所述基准面最远顶点与距离所述基准面最近顶点连线形成的最大梯度线在所述基准面上的投影线；根据所述第一图像和所述第二图像，确定所述工件的三维尺寸。

在上述实现方式中，通过以第一方向获取第一图像，第一图像包括工件的部分尺寸信息，通过以第二方向获取第二图像，第二图像包括工件的部分尺寸信息，且该部分尺寸信息与第一图像包括的尺寸信息属于不同维度的尺寸信息。特定的采集方向获取的二维图像均衡了斜面上各特征点附近轮廓的尺寸大小，从而获取了尽可能多的、更高精度的特征点信息。根据第一图像和第二图像可以确定出工件的三维尺寸。通过上述方法，仅需获取第一图像和第二图像即可获得工件的三维尺寸，无需过多部件的参与和过多工序，测量过程操作简单，效率较快，且成本较低。

在一些实施例中，所述第一预设值为15°，和/或，所述第二预设值为 30°。

在上述实现方式中，该角度限定使得以第一方向和第二方向可以尽可能多的获取到斜面的尺寸信息，又可以在进行图像采集时适应性地调整图像采集组件的位置，增加灵活性。

在一些实施例中，所述第一预设值为10°，和/或，所述第二预设值为20°。

在上述实现方式中，该角度限定使得以第一方向和第二方向可以尽可能多的获取到斜面的尺寸信息，又可以在进行图像采集时适应性地调整图像采集组件的位置，增加灵活性。

在一些实施例中，所述第一预设值为5°，和/或，所述第二预设值为10°。

在上述实现方式中，该角度限定能够使采集范围更精确，获得更多的工件尺寸信息。

在一些实施例中，根据所述第一图像和所述第二图像，确定所述工件的三维尺寸，包括：根据所述第一图像确定所述斜面的特征点的二维坐标；基于所述特征点的二维坐标和所述第二图像，确定所述特征点中第一部分特征点的三维坐标；基于所述斜面为平面和所述第一部分特征点的三维坐标，拟合得到第二部分特征点的三维坐标；根据所述第一部分特征点的三维坐标和所述第二部分特征点的三维坐标，得到所述工件的三维尺寸。

在上述实现方式中，根据已知的尺寸信息确定斜面部分特征点的三维坐标后，经过拟合得到其余部分特征点的三维坐标，可以较为快捷地获得斜面各顶点的轮廓信息。

在一些实施例中，根据所述第一图像和所述第二图像，确定所述工件的三维尺寸，包括：获取所述斜面的曲率；根据所述第一图像确定所述斜面的特征点的二维坐标；基于所述特征点的二维坐标和所述第二图像，确定所述特征点中部分特征点的三维坐标；基于所述斜面的曲率和所述部分特征点的三维坐标，拟合得到所述斜面的三维模型；基于所述斜面的三维模型，确定所述工件的三维尺寸。

在上述实现方式中，根据已知的尺寸信息确定斜面部分特征点的三维坐标后，经过拟合得到斜面的三维模型，能够较为完整地获取斜面的各处尺寸信息，获取的信息更完整、详尽。

在一些实施例中，以第二方向采集所述工件的第二图像，包括：以多个第二方向采集所述工件的第二图像，所述多个第二方向与所述最大梯度投影线的夹角不同，和/或，所述多个第二方向上采集点的位置距所述工件的距离不同。

在上述实现方式中，每个第二方向可以采集到一个对应的第二图像，第二图像数量的增多能够增加采集到的信息数量，提高尺寸测量精度。且多个第二方向上采集点距工件的距离可以根据景深进行适应性调整，使得多个第二图像中斜面的清晰部位不同。综合多个第二图像可以获得斜面各部位的清晰图像。且多个第二方向与最大梯度投影线的夹角不同，使得多个图像采集组件可以互不干扰地进行拍摄。

第二方面，本实施例提供了一种测量三维尺寸的装置，用于测量具有斜面的工件的三维尺寸，所述斜面为所述工件的相对基准面具有斜度的表面，包括：第一图像采集模块，被配置为以第一方向采集工件的第一图像，所述第一方向垂直于工件的基准面或与所述基准面的法线的夹角在第一预设值以内；第二图像采集模块，被配置为以第二方向采集所述工件的第二图像，所述第二方向与最大梯度投影线平行或与所述最大梯度投影线的夹角在第二预设值以内，所述最大梯度投影线是指所述斜面上距离所述基准面最远顶点与距离所述基准面最近顶点连线形成的最大梯度线在所述基准面上的投影线；尺寸求解模块，被配置为根据所述第一图像和所述第二图像，确定所述工件的三维尺寸。

上述实现方式中，通过以第一方向获取第一图像，第一图像包括工件的部分尺寸信息，通过以第二方向获取第二图像，第二图像包括工件的部分尺寸信息，且该部分尺寸信息与第一图像包括的尺寸信息属于不同维度的尺寸信息。特定的采集方向获取的二维图像均衡了斜面各特征点附近轮廓的尺寸大小，从而获取了尽可能多的、更高精度的特征点信息。根据第一图像和第二图像可以确定出工件的三维尺寸。通过上述过程，仅需获取第一图像和第二图像即可获得工件的三维尺寸，无需过多部件的参与和过多工序，测量过程操作简单，效率较快，且成本较低。

第三方面，本实施例提供了一种测量三维尺寸的系统，用于测量具有斜面的工件的三维尺寸，所述斜面为所述工件的相对载物台具有斜度的表面，包括：载物台，用于放置工件；第一图像采集装置，用于采集所述工件的第一图像，所述第一图像采集装置的光轴垂直于所述载物台或与所述载物台的法线的夹角在第一预设值以内；第二图像采集装置，用于采集所述工件的第二图像，所述第二图像采集装置的光轴与最大梯度投影线平行或与所述最大梯度投影线的夹角在第二预设值以内，所述最大梯度投影线是指所述斜面上距离所述载物台最远顶点与距离所述载物台最近顶点连线形成的最大梯度线在所述载物台上的投影线；处理器，分别与所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置连接，用于根据所述第一图像和所述第二图像确定所述工件的尺寸。

在上述实现方式中，第一图像采集装置以第一方向获取第一图像，第一图像包括工件的部分尺寸信息，第二图像采集装置以第二方向获取第二图像，第二图像包括工件的部分尺寸信息，且该部分尺寸信息与第一图像包括的尺寸信息属于不同维度的尺寸信息。特定的采集方向获取的二维图像均衡了斜面各特征点附近轮廓的尺寸大小，从而获取了尽可能多的、更高精度的特征点信息。根据第一图像和第二图像可以确定出工件的三维尺寸。通过上述过程，仅需获取第一图像和第二图像即可获得工件的三维尺寸，无需过多部件的参与和过多工序，测量过程操作简单，效率较快，且成本较低。

在一些实施例中，所述第一预设值为15°，和/或，所述第二预设值为 30°。

在上述实现方式中，该角度限定使得以第一方向和第二方向可以尽可能多的获取到斜面的尺寸信息，又可以在进行图像采集时适应性地调整图像采集组件的位置，增加灵活性。

在一些实施例中，所述第一预设值为10°，和/或，所述第二预设值为20°。

在上述实现方式中，该角度限定使得以第一方向和第二方向可以尽可能多的获取到斜面的尺寸信息，又可以在进行图像采集时适应性地调整图像采集组件的位置，增加灵活性。

在一些实施例中，所述第一预设值为5°，和/或，所述第二预设值为10°。

在上述实现方式中，该角度限定能够使采集范围更精确，获得更多的工件尺寸信息。

在一些实施例中，所述第二图像采集装置的数量为多个，多个所述第二图像采集装置分别采集所述工件的第二图像，多个所述第二图像采集装置的光轴与所述最大梯度投影线的夹角不同，和/或，所述多个第二图像采集装置距所述工件的距离不同。

在上述实现方式中，每个第二图像采集装置可以采集到一个对应的第二图像，第二图像数量的增多能够增加采集到的信息数量，提高尺寸测量精度。且多个第二图像采集装置距工件的距离可以根据景深进行适应性调整，使得多个第二图像中斜面的清晰部位不同。综合多个第二图像可以获得斜面各部位的清晰图像。且多个第二图像采集装置可以互不干扰地进行拍摄。

在一些实施例中，所述第一图像采集装置和/或第二图像采集装置包括相机、镜头以及沙姆机构，所述镜头经由所述沙姆机构安装在所述相机上。

在上述实现方式中，通过沙姆机构，能够较为便捷地调整镜头的光轴与相机靶面之间的角度，对于斜面上相对镜头远近不同的区域，可以更清晰的成像，对于尺寸较大的工件其效果更为明显。

第四方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：第一图像采集模块、第二图像采集模块、处理器、存储器和总线；所述第一图像采集模块，用于获取工件的第一图像；所述第二图像采集模块，用于获取工件的第二图像；所述存储器，存储有计算机可读指令；所述处理器，通过所述总线与所述第一图像采集模块、所述第二图像采集模块和所述存储器相连，用于执行所述存储器中的所述计算机可读指令，实现如上述任一项所述的测量三维尺寸的方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的测量三维尺寸的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例提供的测量三维尺寸的方法的流程图；

图2为本申请一实施例提供的测量三维尺寸的装置的示意图；

图3为本申请一实施例提供的测量三维尺寸的一场景中工件的结构图；

图4为本申请一实施例提供的测量三维尺寸的一场景中第一图像的示意图；

图5为本申请一实施例提供的测量三维尺寸的一场景中第二图像的示意图；

图6为本申请一实施例提供的测量三维尺寸的一场景中的测量方位示意图；

图7为本申请一实施例提供的测量三维尺寸的一场景中的测量方位示意图；

图8为本申请一实施例提供的测量三维尺寸的一场景中的测量方位示意图；

图9为本申请一实施例提供的测量三维尺寸的一场景中的测量方位示意图；

图10为本申请一实施例提供的测量三维尺寸的一场景中的测量方位示意图；

图11为本申请一实施例提供的测量三维尺寸的一场景中的测量方位示意图；

图12为本申请一实施例提供的测量三维尺寸的系统中图像采集装置的结构示意图；

图13为本申请一实施例提供的电子设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在进行工件尺寸测量时，对于上表面各处高度不同的工件，尺寸测量难度相对较大。现有技术中可以通过设置多个与上表面相对的激光测距仪，多个激光测距点分布在工件的上表面，通过多个激光测距仪分别测量各点的高度进而确定工件尺寸。为了保证较好的测量效果需要数量较多的激光测距仪，成本较高且测量效率较低。无法满足生产线上快速的高精度全检的检测需求。

请参见图1，图1示出了本申请一实施例提供的测量三维尺寸的方法的流程图。本实施例提供的测量三维尺寸的方法，用于测量具有斜面的工件的三维尺寸，斜面为工件的相对基准面具有斜度的表面。例如，基准面可以为水平面，对于上表面各处相对基准面高度不同的工件，上述斜面可以指工件的上表面。再例如，基准面可以为竖直面，对于某一侧面各处厚度不同的工件，上述斜面可以指该侧面。上述斜面可以为曲面或者平面等，本实施例中对此不作限定，均可适用本申请实施例提供的测量三维尺寸的方法。该方法包括以下步骤：

S110，以第一方向采集工件的第一图像，第一方向垂直于工件的基准面或与基准面的法线的夹角在第一预设值以内。

上述以第一方向采集第一图像时，图像采集组件可以正对或者背对斜面，可以采用正光或背光拍摄，只能要使图像采集组件能够获取到斜面完整的轮廓信息即可。举例来说，当基准面为水平面时，第一方向可以为竖直方向或者与竖直方向的夹角在第一预设值以内（也即，可以在一定范围内偏斜），获取的第一图像为工件的俯视图。

以第一方向采集工件的第一图像时，图像采集组件距工件的距离可以根据图像采集组件的景深进行适应性调整，只要能采集到清晰的第一图像即可。本领域技术人员公知的是，景深（DOF），是指在摄影机镜头或其他成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。上述以及下述的距工件的距离，可以指距工件上最远顶点、最近顶点、中点、重心等的距离，本实施例中对此不作限定，只要在使用时采用统一的计量标准即可。

该步骤中，获得的第一图像包括斜面完整的轮廓信息，根据第一图像，可以确定斜面投影在基准面上的二维坐标。

S120，以第二方向采集工件的第二图像，第二方向与斜面相对，且第二方向与最大梯度投影线平行或与最大梯度投影线的夹角在第二预设值以内，最大梯度投影线是指斜面上距离基准面最远顶点与距离基准面最近顶点连线形成的最大梯度线在基准面上的投影线。

其中，当斜面上最远顶点位于斜面的边缘位置时，最远顶点与最近顶点可以分别为一个，对应一条最大梯度线，此时从工件一侧采集第二图像即可使第二图像包括尽可能多的工件信息。

上述以第二方向采集第二图像时，图像采集组件可以正对或者背对斜面，正对拍摄斜面的图像或者利用剪影原理背光拍摄均可，只能要使图像采集组件能够获取到斜面较多的轮廓信息即可。

采集第二图像时，图像采集组件距工件的距离可以根据图像采集组件的景深进行适应性调整，只要能采集到清晰的第二图像即可。

上述第二方向与最大梯度投影线平行或者最大梯度投影线的夹角在第二预设值以内（也即，可以在一定范围内偏斜），使得第二图像能够包含尽可能多的斜面的轮廓信息。

通过该步骤获得的第二图像，除无法确定斜面的最近顶点以及其它以第二方向投影在工件上的点的信息外，可以获得斜面上最远顶点以及诸多其它各点的信息，便于后续根据第一图像和第二图像确定工件上各点的三维坐标。

S130，根据第一图像和第二图像，确定工件的三维尺寸。

该步骤中，根据第一图像包含的信息可以获取斜面所有特征点投影在基准面上的二维坐标，根据第二图像包含的信息可以获取部分特征点的三维坐标，并经过拟合等操作对不能直接获得的部分进行补全，进而得到斜面各特征点的三维坐标，进而得到工件的三维尺寸。

本实施例提供的测量三维尺寸的方法，通过以第一方向获取第一图像，第一图像包括工件的部分尺寸信息，通过以第二方向获取第二图像，第二图像包括工件的部分尺寸信息，且该部分尺寸信息与第一图像包括的尺寸信息属于不同维度的尺寸信息。特定的采集方向获取的二维图像均衡了斜面各特征点附近轮廓的尺寸大小，从而获取了尽可能多的、更高精度的特征点信息。根据第一图像和第二图像可以确定出工件的三维尺寸。通过上述方法，仅需获取第一图像和第二图像即可获得工件的三维尺寸，无需过多部件的参与和过多工序，测量过程操作简单，效率较快，且成本较低。

在一实施例中，采用本实施例提供的测量三维尺寸的方法进行工件尺寸测量时，测量速度可达每分钟600~2000片，检测精度可达10um甚至5um、2um等，能够实现对生产线上工件快速的高精度全检。

在一种可选的实现方式中，第一预设值可以为15°，例如，第一方向与基准面的法线的夹角可以为15°、10°、5°等。和/或，第二预设值可以为 30°，例如，第二方向与最大梯度投影线的夹角可以为30°、25°、15°、5°等。

该角度限定使得以第一方向和第二方向可以尽可能多的获取到斜面的尺寸信息，又可以在进行图像采集时适应性地调整图像采集组件的位置，增加灵活性。

进一步地，第一预设值可以为10°，例如，第一方向与基准面的法线的夹角可以为10°、8°、5°等。和/或，第二方向与最大梯度投影线的夹角第二预设值可以为20°，例如，可以为20°、15°、5°等。

该角度限定使得以第一方向和第二方向可以尽可能多的获取到斜面的尺寸信息，又可以在进行图像采集时适应性地调整图像采集组件的位置，增加灵活性。

进一步地，第一预设值可以为5°，例如，第一方向与基准面的法线的夹角可以为5°、3°、2°等。和/或，第二预设值可以为10°，例如，第二方向与最大梯度投影线的夹角可以为10°、8°、5°、2°等。该角度限定能够使采集范围更精确，获得更多的工件尺寸信息。

在本实施例的一些可选的实现方式中，可以设置以第二方向与工件相对的分光镜；在分光镜的折射光路和分光镜的反射光路上分别采集第二图像。

分光镜作为一种半反半透镜，分光镜的入射光部分被反射部分被折射。放置分光镜以第二方向与工件相对，来源于工件的光线被部分反射部分折射。通过在折射光路和反射光路上分别设置图像采集组件，可以获得不同的第二图像。第二图像数量的增多能够增加采集到的信息数量，提高尺寸测量精度。且折射光路和反射光路上的图像采集组件距斜面的距离可以根据景深进行适应性调整，使得折射光路和反射光路上的图像采集组件可清晰拍摄的范围不同。综合两个第二图像可以获得斜面各部位的清晰图像。举例来说，折射光路和反射光路上的图像采集组件可清晰拍摄的范围分别靠近斜面的最远顶点和最近低点。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述以第二方向采集工件的第二图像，包括：以多个第二方向采集工件的第二图像，多个第二方向与最大梯度投影线的夹角不同，和/或，多个第二方向上采集点的位置距工件的距离不同。

如此设置，每个第二方向可以采集到一个对应的第二图像，第二图像数量的增多能够增加采集到的信息数量，提高尺寸测量精度。且多个第二方向上采集点距工件的距离可以根据景深进行适应性调整，使得多个第二图像中斜面的清晰部位不同。综合多个第二图像可以获得斜面各部位的清晰图像。且多个第二方向与最大梯度投影线的夹角不同，使得多个图像采集组件可以互不干扰地进行拍摄。举例来说，多个图像采集组件可以分别从不同的方位进行拍摄，且距工件的距离不同使得景深分别靠近斜面的最远顶点和最近顶点。

在本实施例的一些可选的实现方式中，上述根据第一图像和第二图像，确定工件的三维尺寸，包括：

根据第一图像确定斜面的特征点的二维坐标。该步骤中，根据第一图像可以确定斜面投影在基准面内的二维坐标。

基于特征点的二维坐标和第二图像，确定特征点中第一部分特征点的三维坐标。该步骤中，根据第二图像包含的信息，可以直接确定一部分特征点的三维坐标。该特征点可以为斜面的顶点，例如，特征点可以为最远顶点，也可以是临近所述最远顶点的其他顶点。上述三维坐标可以指以基准面和基准面的法线为基准建立的三维坐标系中的三维坐标。

举例来说，以基准面作为XY平面，基准面的法线为Z轴建立XYZ坐标系，根据第一图像可以确定斜面顶点的（x，y）坐标。根据第二图像，可以确定一部分顶点的（x，z）坐标，两者结合即可得到该顶点的（x，y，z）三维坐标。

基于斜面为平面和第一部分特征点的三维坐标，拟合得到第二部分特征点的三维坐标。对于距基准面最近顶点，以及其它沿第二方向的投影在工件上的顶点，通过第二图像无法直接获得其三维坐标，此时，根据第一部分特征点的三维坐标，基于斜面为一平面，可以拟合得到第二部分特征点的三维坐标。

根据第一部分特征点的三维坐标和第二部分特征点的三维坐标，得到工件的三维尺寸。根据其三维坐标，经过简单计算即可得到工件的三维尺寸，此处工件的三维尺寸具体包括斜面的尺寸（例如长宽高厚等）。

在该实现方式中，根据已知的尺寸信息确定斜面部分特征点的三维坐标后，经过拟合得到其余部分特征点的三维坐标，可以较为快捷地获得斜面各顶点的轮廓信息。

在本实施例的一些可选的实现方式中，根据第一图像和第二图像，确定工件的三维尺寸，包括：

获取斜面的曲率。斜面的曲率能够反映斜面的分布情况，在已知部分斜面的形态的前提下，根据其曲率能够拟合出剩余部分的形态。其中，斜面的曲率可以为预先输入的。

根据第一图像确定斜面的特征点的二维坐标。第一图像为斜面在第一方向投影在基准面上的图像，包括斜面轮廓的所有特征点在基准面内的分布信息，根据第一图像，可以确定斜面在基准面内的二维坐标。

基于特征点的二维坐标和第二图像，确定特征点中部分特征点的三维坐标。该步骤中，根据第二图像包含的信息，可以直接确定一部分特征点的三维坐标。该特征点可以为斜面的顶点，例如，可以为距基准面最远顶点，也可以是临近所述最远顶点的其他顶点。上述三维坐标可以指以基准面和基准面的法线为基准的三维坐标系中的三维坐标。

基于斜面的曲率和部分特征点的三维坐标，拟合得到斜面的三维模型。在曲率已知、部分点的三维坐标已知的情况下，经过拟合可以得到斜面在三维坐标系中的分布情况，作为斜面的三维模型。

基于斜面的三维模型，确定工件的三维尺寸。基于斜面的三维模型，可以得到斜面上各处的尺寸信息。

在该实现方式中，根据已知的尺寸信息确定斜面部分特征点的三维坐标后，经过拟合得到斜面的三维模型，能够较为完整地获取斜面的各处尺寸信息，获取的信息更完整、详尽。

在本实施例的一些可选的实现方式中，该测量三维尺寸的方法还包括，

以第三方向采集工件的第三图像，第三方向分别垂直于第一方向和第二方向；或者，第三方向与第一方向和第二方向的公垂线的夹角在第三预设值以内；

上述根据第一图像和第二图像，确定工件的三维尺寸，包括：

根据第一图像、第二图像和第三图像，确定工件的三维尺寸。

该实现方式中，通过获取第三图像，第三图像可以包括第一图像和第二图像中未包含的信息，能够获取更多关于工件的信息，提高尺寸测量精度。且第三方向、第二方向和第一方向三者为工件的不同方向，能够获得更多工件尺寸信息。第三方向的角度限定使得从第三方向既可以尽可能多的获取到工件的尺寸信息，又可以在进行图像采集时适应性地调整图像采集组件的位置，增加灵活性。

上述第三预设值可以为30°、20°、10°、5°等，本领域技术人员可以根据实际需求进行设置。

在本实施例的一些可选的实现方式中，根据第一图像、第二图像和第三图像，确定工件在三维空间内的分布模型，可以包括：

获取斜面的曲率；

根据第一图像确定斜面的特征点的二维坐标；

基于特征点的二维坐标和第二图像，确定特征点中第一部分特征点的三维坐标；

基于所述特征点的二维坐标和第三图像，确定特征点中第二部分特征点的三维坐标，

基于斜面的曲率和第一部分特征点、第二部分特征点的三维坐标，拟合得到斜面的三维模型；

基于斜面的三维模型，确定工件的三维尺寸。

在本实施例的一些可选的实现方式中，该测量三维尺寸的方法还包括：以与第二方向相反的方向对工件进行照明；和/或，以与第一方向相反的方向对工件进行照明。如此设置，背光拍摄能够更为清晰地获得工件轮廓，提高尺寸精度。

请参见图2，图2示出了本申请一实施例提供的测量三维尺寸的装置的结构示意图。该装置用于测量具有斜面的工件的三维尺寸，斜面为工件的相对基准面具有斜度的表面，包括：

第一图像采集模块210，被配置为以第一方向采集工件的第一图像，第一方向垂直于工件的基准面或与基准面的法线的夹角在第一预设值以内；

第二图像采集模块220，被配置为以第二方向采集工件的第二图像，第二方向与最大梯度投影线平行或与最大梯度投影线的夹角在第二预设值以内，最大梯度投影线是指斜面上距离基准面最远顶点与距离基准面最近顶点连线形成的最大梯度线在基准面上的投影线；

尺寸求解模块230，被配置为根据第一图像和第二图像，确定工件的三维尺寸。

本实施例提供的测量三维尺寸的装置，通过以第一方向获取第一图像，第一图像包括工件的部分尺寸信息，通过以第二方向获取第二图像，第二图像包括工件的部分尺寸信息，且该部分尺寸信息与第一图像包括的尺寸信息属于不同维度的尺寸信息。特定的采集方向获取的二维图像均衡了斜面各特征点附近轮廓的尺寸大小，从而获取了尽可能多的、更高精度的特征点信息。根据第一图像和第二图像可以确定出工件的三维尺寸。通过上述过程，仅需获取第一图像和第二图像即可获得工件的三维尺寸，无需过多部件的参与和过多工序，测量过程操作简单，效率较快，且成本较低。

本实施例中与上述实施例相同的部分在此不再赘述，各模块的具体操作过程可以参见上述实施例。

请参见图3-图11，示出了本申请一实施例提供的测量三维尺寸的系统的示意图。该系统用于测量具有斜面的工件的三维尺寸，斜面为工件的相对载物台310具有斜度的表面，包括：

载物台310，用于放置工件；

第一图像采集装置320，用于采集工件的第一图像，第一图像采集装置320的光轴垂直于载物台310或与载物台310的法线的夹角在第一预设值以内；

第二图像采集装置330，用于采集工件的第二图像，第二图像采集装置330的光轴与最大梯度投影线平行或与最大梯度投影线的夹角在第二预设值以内，最大梯度投影线是指斜面上距离载物台310最远顶点与距离载物台310最近顶点连线形成的最大梯度线在载物台310上的投影线；

处理器，分别与第一图像采集装置320和第二图像采集装置330连接，用于根据第一图像和第二图像确定工件的尺寸。

本实施例提供的测量三维尺寸的系统，第一图像采集装置320以第一方向获取第一图像，第一图像包括工件的部分尺寸信息，第二图像采集装置330以第二方向获取第二图像，第二图像包括工件的部分尺寸信息，且该部分尺寸信息与第一图像包括的尺寸信息属于不同维度的尺寸信息。特定的采集方向获取的二维图像均衡了斜面各特征点附近轮廓的尺寸大小，从而获取了尽可能多的、更高精度的特征点信息。根据第一图像和第二图像可以确定出工件的三维尺寸。通过上述过程，仅需获取第一图像和第二图像即可获得工件的三维尺寸，无需过多部件的参与和过多工序，测量过程操作简单，效率较快，且成本较低。

在本实施例的一些可选的实现方式中，第一图像采集装置320和 /或第二图像采集装置320包括相机301和镜头302，镜头302可优选为远心镜头。

在本实施例的一些可选的实现方式中，如附图12所示，第一图像采集装置320和/或第二图像采集装置330包括相机301、镜头302以及沙姆机构303，镜头302经由沙姆机构303安装在相机301上。沙姆机构303即角度调整机构，如此设置，通过沙姆机构303，能够较为便捷地调整镜头302的光轴与相机301靶面之间的角度，对于斜面上相对镜头302远近不同的区域，可以更清晰的成像，对于尺寸较大的工件其效果更为明显。优选的，镜头302可以是远心镜头。

上述第一图像采集装置320和第二图像采集装置330的光轴，可以指图像采集装置中镜头302的光轴。

工件的结构如图3所示，工件上表面A，B，C，D，E各点的高度不同，定义斜面为上表面。以第一方向采集的第一图像如附图4所示，以第二方向采集的第二图像如附图5所示，附图3中的虚线为最大梯度线，附图4中的虚线为最大梯度投影线。

工件放置在载物台310上。载物台310可以为透明的玻璃圆盘，也可以为其它透明或者不透明的各类材质、形状等。载物台310可以带动工件移动。

如附图6和附图7所示，第一图像采集装置320位于载物台310的上方。载物台310带动工件移动至与第一图像采集装置320相对时，第一图像采集装置320以第一方向进行第一图像的采集。载物台310带动工件移动至与第二图像采集装置330相对时，第二图像采集装置330以第二方向进行第二图像的采集。

上述处理器根据第一图像和第二图像确定工件三维尺寸的过程可以参见上述实施例，在此不再赘述。

在一种可选的实现方式中，第一预设值可以为15°，例如，第一图像采集装置320的光轴与载物台310的法线的夹角可以为15°、10°、5°等。和/或，第二预设值可以为 30°，例如，第二图像采集装置330的光轴与最大梯度投影线的夹角可以为30°、25°、15°、5°等。

该角度限定使得以第一方向和第二方向可以尽可能多的获取到斜面的尺寸信息，又可以在进行图像采集时适应性地调整图像采集组件的位置，增加灵活性。

进一步地，第一预设值可以为10°，例如，第一图像采集装置320的光轴与载物台310的法线的夹角可以为10°、8°、5°等。和/或，第二预设值可以为20°，例如，第二图像采集装置330的光轴与最大梯度投影线的夹角可以为20°、15°、5°等。

该角度限定使得以第一方向和第二方向可以尽可能多的获取到斜面的尺寸信息，又可以在进行图像采集时适应性地调整图像采集组件的位置，增加灵活性。

进一步地，第一预设值可以为5°，例如，第一图像采集装置320的光轴与载物台310的法线的夹角可以为5°、3°、2°等。和/或，第二预设值可以为10°，例如，第二图像采集装置330的光轴与最大梯度投影线的夹角可以为10°、8°、5°、2°等。该角度限定能够使采集范围更精确，获得更多的工件尺寸信息。

在本实施例的一些可选的实现方式中，第二图像采集装置330的数量为多个，多个第二图像采集装置330分别以多个第二方向采集工件的第二图像，多个第二方向与最大梯度投影线的夹角不同，和/或，多个第二图像采集装置330距工件的距离不同。附图8和附图9示出了第二图像采集装置330数量为两个，且两个第二图像采集装置330距工件的距离不同的情形。图10和图11示出了第二图像采集装置330数量为两个，且两个第二图像采集装置330的光轴的角度不同的情形。

如此设置，每个第二图像采集装置330可以采集到一个对应的第二图像，第二图像数量的增多能够增加采集到的信息数量，提高尺寸测量精度。且多个第二图像采集装置330距工件的距离可以根据景深进行适应性调整，使得多个第二图像中斜面的清晰部位不同。综合多个第二图像可以获得斜面各部位的清晰图像。且多个第二方向与最大梯度投影线的夹角不同，使得多个第二图像采集装置330可以互不干扰地进行拍摄。举例来说，多个第二图像采集装置330可以分别从不同的方位进行拍摄，且距工件的距离不同使得景深分别靠近斜面的最远顶点和最近顶点。

在本实施例的一些可选的实现方式中，该系统还包括：第三图像采集装置，用于在与工件相对时采集工件的第三图像，第三图像采集装置的光轴分别垂直于第一方向和第二方向；或者，第三图像采集装置的光轴与第一方向和第二方向的公法线的夹角在第三预设值以内；处理器还与第三图像采集装置连接，用于根据第一图像、第二图像和第三图像确定工件的尺寸。

该实现方式中，通过获取第三图像，第三图像可以包括第一图像和第二图像中未包含的信息，能够获取更多关于工件的信息，提高尺寸测量精度。且第一图像采集装置320、第二图像采集装置330和第三图像采集装置分别位于工件的不同方位，能够获得更多工件尺寸信息。第三图像采集装置光轴的角度限定使得其可以尽可能多的获取到工件的尺寸信息，且可以在进行图像采集时适应性地调整位置，增加灵活性。

第三图像采集装置可以位于载物台310的一侧，载物台310可以带动工件移动。载物台310带动工件移动至与第一图像采集装置320相对时，第一图像采集装置320以第一方向采集第一图像。载物台310带动工件移动至与第二图像采集装置330相对时，第二图像采集装置330以第二方向采集第二图像。载物台310带动工件移动至与第三图像采集装置相对时，第三图像采集装置以第三方向采集第三图像。

该实现方式中，处理器根据第一图像、第二图像和第三图像确定工件的三维尺寸的过程可以参见上述实施例，在此不再赘述。

请参考图13，图13示出了本申请一实施例提供的一种电子设备的内部结构图，包括：第一图像采集模块410、第二图像采集模块420、处理器430、存储器440和总线450；处理器，通过总线与存储器、第一图像采集模块、第二图像采集模块相连，用于执行存储器中的计算机可读指令，实现如上述所有实施例的测量三维尺寸的方法，具体可参见上述方法实施例中的描述，为避免重复，此处适当省略详细描述。

其中，总线用于实现这些组件直接的连接通信。其中，本申请实施例中处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）、网络处理器（Network Processor，简称NP）等；还可以是数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现成可编程门阵列（FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可以是，但不限于，随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），只读存储器（Read Only Memory，ROM），可编程只读存储器（Programmable Read-Only Memory，PROM），可擦除只读存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM），电可擦除只读存储器（Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM）等。存储器中存储有计算机可读取指令，当计算机可读取指令由处理器执行时，可以执行上述实施例中的方法。

可以理解，图13所示的结构仅为示意，还可包括比图13中所示更多或者更少的组件，或者具有与图13所示不同的配置。图13中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述所有实施例的测量三维尺寸的方法，具体可参见上述方法实施例中的描述，为避免重复，此处适当省略详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (14)

1.一种测量三维尺寸的方法，用于测量具有斜面的工件的三维尺寸，所述斜面为所述工件的相对基准面具有斜度的表面，其特征在于，包括：

以第一方向采集工件的第一图像，所述第一方向垂直于工件的基准面或与所述基准面的法线的夹角在第一预设值以内；

以第二方向采集所述工件的第二图像，所述第二方向与最大梯度投影线平行或与所述最大梯度投影线的夹角在第二预设值以内，所述最大梯度投影线是指所述斜面上距离所述基准面最远顶点与距离所述基准面最近顶点连线形成的最大梯度线在所述基准面上的投影线；

以与所述第一方向相反的方向对所述工件进行照明；和/或，以与所述第二方向相反的方向对所述工件进行照明；

根据所述第一图像和所述第二图像，确定所述工件的三维尺寸，

其中，所述根据所述第一图像和所述第二图像，确定所述工件的三维尺寸，包括：

根据所述第一图像确定所述斜面的特征点的二维坐标；

基于所述特征点的二维坐标和所述第二图像，确定所述特征点中第一部分特征点的三维坐标；

基于所述斜面为平面和所述第一部分特征点的三维坐标，拟合得到第二部分特征点的三维坐标；

根据所述第一部分特征点的三维坐标和所述第二部分特征点的三维坐标，得到所述工件的三维尺寸；

或者，

所述根据所述第一图像和所述第二图像，确定所述工件的三维尺寸，包括：

获取所述斜面的曲率；

根据所述第一图像确定所述斜面的特征点的二维坐标；

基于所述特征点的二维坐标和所述第二图像，确定所述特征点中部分特征点的三维坐标；

基于所述斜面的曲率和所述部分特征点的三维坐标，拟合得到所述斜面的三维模型；

基于所述斜面的三维模型，确定所述工件的三维尺寸。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设值为15°，和/或，所述第二预设值为30°。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一预设值为10°，和/或，所述第二预设值为20°。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一预设值为5°，和/或，所述第二预设值为10°。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，以第二方向采集所述工件的第二图像，包括：

以多个第二方向采集所述工件的第二图像，所述多个第二方向与所述最大梯度投影线的夹角不同，和/或，所述多个第二方向上采集点的位置距所述工件的距离不同。

6.一种测量三维尺寸的装置，该装置基于如权利要求1-5任一项所述的测量三维尺寸的方法测量具有斜面的工件的三维尺寸，所述斜面为所述工件的相对基准面具有斜度的表面，其特征在于，包括：

第一图像采集模块，被配置为以第一方向采集工件的第一图像，所述第一方向垂直于工件的基准面或与所述基准面的法线的夹角在第一预设值以内；

第二图像采集模块，被配置为以第二方向采集所述工件的第二图像，所述第二方向与最大梯度投影线平行或与所述最大梯度投影线的夹角在第二预设值以内，所述最大梯度投影线是指所述斜面上距离所述基准面最远顶点与距离所述基准面最近顶点连线形成的最大梯度线在所述基准面上的投影线；

尺寸求解模块，被配置为根据所述第一图像和所述第二图像，确定所述工件的三维尺寸。

7.一种测量三维尺寸的系统，该系统基于如权利要求1-5任一项所述的测量三维尺寸的方法测量具有斜面的工件的三维尺寸，所述斜面为所述工件的相对载物台具有斜度的表面，其特征在于，包括：

载物台，用于放置工件；

第一图像采集装置，用于采集所述工件的第一图像，所述第一图像采集装置的光轴垂直于所述载物台或与所述载物台的法线的夹角在第一预设值以内；

第二图像采集装置，用于采集所述工件的第二图像，所述第二图像采集装置的光轴与最大梯度投影线平行或与所述最大梯度投影线的夹角在第二预设值以内，所述最大梯度投影线是指所述斜面上距离所述载物台最远顶点与距离所述载物台最近顶点连线形成的最大梯度线在所述载物台上的投影线；

处理器，分别与所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置连接，用于根据所述第一图像和所述第二图像确定所述工件的尺寸。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一预设值为15°，和/或，所述第二预设值为30°。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一预设值为10°，和/或，所述第二预设值为20°。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一预设值为5°，和/或，所述第二预设值为10°。

11.根据权利要求7-10任一项所述的系统，其特征在于，所述第二图像采集装置的数量为多个，多个所述第二图像采集装置分别采集所述工件的第二图像，多个所述第二图像采集装置的光轴与所述最大梯度投影线的夹角不同，和/或，所述多个第二图像采集装置距所述工件的距离不同。

12.根据权利要求7-10任一项所述的系统，其特征在于，所述第一图像采集装置和/或所述第二图像采集装置包括相机、镜头以及沙姆机构，所述镜头经由所述沙姆机构安装在所述相机上。

13.一种电子设备，其特征在于，包括：第一图像采集模块、第二图像采集模块、处理器、存储器和总线；

所述第一图像采集模块，用于获取工件的第一图像；

所述第二图像采集模块，用于获取工件的第二图像；

所述存储器，存储有计算机可读指令；

所述处理器，通过所述总线与所述第一图像采集模块、所述第二图像采集模块和所述存储器相连，用于执行所述存储器中的所述计算机可读指令，实现如权利要求1-5任一项所述的测量三维尺寸的方法。

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的测量三维尺寸的方法。

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