CN205505996U - 一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置，包括载物台、红光投影仪、绿光投影仪、蓝光投影仪、红光反射镜、绿光反射镜、蓝光反射镜、彩色CCD相机，红光投影仪产生的红光条纹、绿色投影仪产生的绿光条纹、蓝色投影仪产生的蓝光条纹经载物台上的待测物体表面反射后被红光反射镜、绿光反射镜、蓝光反射镜反射到同一彩色CCD相机。经计算机处理获取的彩色形变条纹图像可快速获取待测物体全景三维形貌。本装置具有结构简单、测量方便的优点，可用于三维传感、机械工程、机器视觉、智能计算机控制、工业监控等多种领域。
Description
技术领域
本实用新型属于三维形貌测量和非接触光学测量领域，具体涉及一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置。
背景技术
在我们生活的三维世界里，视觉传感器往往把三维景物变成二维图像，在对视觉信息的获取、传输、处理、存储的过程中，损失了深度等重要信息。因此，为了机器视觉能有更好的发展和应用，如何获得三维形貌信息成为近年来国内外的研究热点。三维形貌测量方法可分为两大类：接触式测量和非接触式测量两种方法。基于条纹投影的三维形貌测量方法主要包含有傅立叶变换形貌测量法，相移形貌测量法，调制测量形貌测量法，空间相位检测法，锁相环法，莫尔技术，激光三角测量法，时频分析法，色彩编码条纹投影法，神经网络法以及一些其他方法。它属于非接触式测量方法，与接触式测量方法相比，它具有精度高，无接触，采集数据速度快等特点。但上述的基于条纹投影的三维形貌测量方法都是基于可视图像获取的，这意味着只有待测物体的前表面才能够被实际拍摄到并完成形貌重建。因此，为了获得待测物体的360°全景形貌，被测物体必须在测量过程中以一个步进角度旋转多次，再对不同角度的视场进行拼接。但是这样的话会存在两个问题：一是无法做到实时测量，只适合绝对静止物体，不适合移动或运动物体测量；二是由于步进旋转角度不可能绝对精确，相邻角度视场条纹会有重叠，如何将重叠条纹分离开来是一个难点问题。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置，解决现有的测量装置为了获得待测物体的360°全景形貌，需要多次旋转和拼接的问题，导致测量精度差及无法测量运动物体的问题。
本实用新型的技术方案为：一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置，包括载物台、红光投影仪、绿光投影仪、蓝光投影仪、红光反射镜、绿光反射镜、蓝光反射镜、彩色CCD相机，红光投影仪产生的红光条纹、绿色投影仪产生的绿光条纹、蓝色投影仪产生的蓝光条纹经载物台上的待测物体表面反射后被红光反射镜、绿光反射镜、蓝光反射镜反射到同一彩色CCD相机。
进一步地，红光条纹、绿光条纹和蓝光条纹在待测物体表面的投影互不重叠且完全覆盖待测物体表面。
进一步地，红光条纹、绿光条纹和蓝光条纹在待测物体表面的投影均为扇形，且三种条纹投影的圆心角之和为360°。
进一步地，红光条纹、绿光条纹和蓝光条纹在待测物体表面的投影均为120°扇形。
测量原理为：红光投影仪、绿光投影仪、蓝光投影仪同时将红色、绿色、蓝色条纹投射到待测物体表面，由于待测物体形貌的变化会对原始条纹的相位产生调制，会导致原始条纹发生形变，因此形变条纹会携带待测物体三维形貌信息。经待测物体表面反射的三种颜色形变条纹经红光反射镜、绿光反射镜、蓝光反射镜分别反射后被同一个彩色CCD相机所记录。
将彩色CCD相机所记录通过傅立叶变换技术在频域将三组不同颜色的条纹分离，得到每个视场复原出的待测物体三维形貌。将三个视场复原出的三维形貌进行拼接得到待测物体的360°全景三维形貌。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
本实用新型的装置采用三个投影仪同时对待测物体进行测量，可实时获取待测物体的360°全景三维形貌，不但可以测量静止物体，对低速运动物体也可以进行测量。另外，采用三种颜色条纹有助于在频域将条纹进行分离，可有效解决条纹重叠分离的问题。本实用新型装置具有结构简单、测量方便、可实时测量待测物体360°全景三维形貌的优点，可广泛应用于三维传感、机械工程、机器视觉、智能计算机控制、工业监控等多种领域。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图中附图标记分别为：1-载物台，2-待测物体，3-蓝光反射镜，4-红光投影仪，5-绿光反射镜，6-红光反射镜，7-绿光投影仪，8-蓝光投影仪，9-彩色CCD相机，10-计算机。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置，包括载物台1、红光投影仪4、绿光投影仪7、蓝光投影仪8、红光反射镜6、绿光反射镜5、蓝光反射镜3、彩色CCD相机9。红光投影仪4产生的红光条纹经载物台1上的待测物体表面反射后被红光反射镜6反射到彩色CCD相机9，绿光投影仪7产生的绿光条纹经载物台1上的待测物体表面反射后被绿光反射镜5反射到彩色CCD相机9，蓝光投影仪8产生的蓝光条纹经载物台1上的待测物体表面反射后被蓝光反射镜2反射到彩色CCD相机9，将彩色CCD相机9记录的形变条纹信息通过计算机10处理即可得到相应的三维形貌。
实施例2
如图1所示，一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置，包括载物台1、红光投影仪4、绿光投影仪7、蓝光投影仪8、红光反射镜6、绿光反射镜5、蓝光反射镜3、彩色CCD相机9。红光投影仪4产生的红光条纹经载物台1上的待测物体表面反射后被红光反射镜6反射到彩色CCD相机9，绿光投影仪7产生的绿光条纹经载物台1上的待测物体表面反射后被绿光反射镜5反射到彩色CCD相机9，蓝光投影仪8产生的蓝光条纹经载物台1上的待测物体表面反射后被蓝光反射镜2反射到彩色CCD相机9。其中，红光条纹、绿光条纹和蓝光条纹在待测物体2表面的投影均为扇形，且三种条纹投影的圆心角之和为360°。将彩色CCD相机9记录的形变条纹信息通过计算机10处理即可得到相应的三维形貌。
实施例3
如图1所示，一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置，包括载物台1、红光投影仪4、绿光投影仪7、蓝光投影仪8、红光反射镜6、绿光反射镜5、蓝光反射镜3、彩色CCD相机9。红光投影仪4产生的红光条纹经载物台1上的待测物体表面反射后被红光反射镜6反射到彩色CCD相机9，绿光投影仪7产生的绿光条纹经载物台1上的待测物体表面反射后被绿光反射镜5反射到彩色CCD相机9，蓝光投影仪8产生的蓝光条纹经载物台1上的待测物体表面反射后被蓝光反射镜2反射到彩色CCD相机9。其中，红光条纹、绿光条纹和蓝光条纹在待测物体2表面的投影均为120°扇形。将彩色CCD相机9记录的形变条纹信息通过计算机10处理即可得到相应的三维形貌。
实施例4
如图1所示，一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置，包括载物台1、红光投影仪4、绿光投影仪7、蓝光投影仪8、红光反射镜6、绿光反射镜5、蓝光反射镜3、彩色CCD相机9。红光投影仪4产生的红光条纹经载物台1上的待测物体表面反射后被红光反射镜6反射到彩色CCD相机9，绿光投影仪7产生的绿光条纹经载物台1上的待测物体表面反射后被绿光反射镜5反射到彩色CCD相机9，蓝光投影仪8产生的蓝光条纹经载物台1上的待测物体表面反射后被蓝光反射镜2反射到彩色CCD相机9。其中，红光投影仪4、绿光投影仪7、蓝光投影仪8以待测物体为中心环绕放置，相邻投影仪之间的间隔为120°，红光条纹、绿光条纹和蓝光条纹在待测物体2表面的投影均为120°扇形。将彩色CCD相机9记录的形变条纹信息通过计算机10处理即可得到相应的三维形貌。
红光投影仪4、绿光投影仪7、蓝光投影仪8同时将红色、绿色、蓝色条纹投射到待测物体表面，由于待测物体形貌的变化会对原始条纹的相位产生调制，会导致原始条纹发生形变，因此形变条纹会携带待测物体三维形貌信息。经待测物体表面反射的三种颜色形变条纹经红光反射镜6、绿光反射镜5、蓝光反射镜3分别反射后被同一个彩色CCD
9相机所记录。通过傅立叶变换技术在频域将三组不同颜色的条纹分离，得到每个视场复原出的待测物体三维形貌。将三个视场复原出的三维形貌进行拼接得到待测物体的360°全景三维形貌。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置，其特征在于，包括载物台、红光投影仪、绿光投影仪、蓝光投影仪、红光反射镜、绿光反射镜、蓝光反射镜、彩色CCD相机，红光投影仪产生的红光条纹、绿色投影仪产生的绿光条纹、蓝色投影仪产生的蓝光条纹经载物台上的待测物体表面反射后被红光反射镜、绿光反射镜、蓝光反射镜反射到同一彩色CCD相机。
2.根据权利要求1所述的一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置，其特征在于，红光条纹、绿光条纹和蓝光条纹在待测物体表面的投影互不重叠且完全覆盖待测物体表面。
3.根据权利要求2所述的一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置，其特征在于，红光条纹、绿光条纹和蓝光条纹在待测物体表面的投影均为扇形，且三种条纹的投影的圆心角之和为360°。
4.根据权利要求3所述的一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置，其特征在于，红光条纹、绿光条纹和蓝光条纹在待测物体表面的投影均为120°扇形。
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