CN218976744U - 一种基于单视角多图像的三维重建装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单视角多图像的三维重建装置，在箱体内从下往上设有直流电动推杆、载物台和十字架；直流电动推杆沿箱体的纵向设于箱体的底部，推杆的首端位于箱体的前方，第一相机通过相机支架与推杆的首端相连接；载物台包括从下往上依次固定连接的载物台框架、十字电动滑台和步进电机转台；载物台框架的顶部横跨设于直流电动推杆的上方；第二相机通过十字架设于步进电机转台的上方，第一相机和第二相机的镜头均面朝步进电机转台。本实用新型采用了单相机实现了对物体侧向的多视角图像采集，减少相机的使用，有效地降低了三维重建的成本，相机与待重建物体之间的距离可以调整，有效地利用了相机的性能。

Description

一种基于单视角多图像的三维重建装置

技术领域

本实用新型涉及三维图像重建装置技术领域，尤其是涉及一种基于单视角多图像的三维重建装置。

背景技术

随着人工智能技术的发展，机器视觉技术的应用越来越广，机器视觉技术的优势在于提高生产的自动化程度和生产效率，特别是在对人类有危害的极端恶劣的环境下，机器视觉能够代替人类完成拍摄任务。当人长时间的工作时，人类视觉容易出错，并且效率低下，机器视觉代替人类，不会出现视觉疲劳，准确性下降的问题，因此机器视觉是提高视觉精度和自动化生产效率的最有利技术。

二维图像是三维物体在某个视角下的投影，只能展现物体在某一个特定角度下的投影，所以二维图像展现出的细节是相当少的。为了能重新获得这些细节，三维重建则显得尤为重要。采用三维重建，有利于得到更精确的结果。

近年来，随着科技的进步与发展，越来越多的三维重建的方法与装置被提出与设计。目前市面上虽有一些成本较低、稳定性高的三维数据采集设备，比如采用TOF时间飞行法的微软的kinect，但是该设备获取的三维数据精度不高，且极受拍摄范围的影响，不能获取距离过近的物体的三维数据。此外还有诸如采用双目格雷码方法的设备，这类设备价格随着处理精度一路飙升，且图像处理方法甚是复杂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种使用方便、结构简单的基于单视角多图像的三维重建装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于单视角多图像的三维重建装置，包括箱体，在箱体内从下往上设有直流电动推杆、载物台和十字架；所述直流电动推杆沿箱体的纵向设于箱体的底部，包括直流电机和推杆，推杆的首端位于箱体的前方，第一相机通过相机支架与推杆的首端相连接，第一相机与相机支架为可拆卸连接，相机支架与推杆的首端为固定连接；

所述载物台包括从下往上依次固定连接的载物台框架、十字电动滑台和步进电机转台；载物台框架的顶部横跨设于直流电动推杆的上方；

第二相机通过十字架设于步进电机转台的上方，第二相机与十字架为可拆卸连接；第一相机和第二相机的镜头均面朝步进电机转台。

作为本实用新型的一种基于单视角多图像的三维重建装置的改进：

所述箱体的底部为底板，箱体的左右两侧和后侧为侧板，箱体的前面和顶面均开口不封闭，在箱体的前面和顶面的交界处设有标定台，标定台的两端与箱体两侧的侧板固定连接。

作为本实用新型的一种基于单视角多图像的三维重建装置的进一步改进：

所述相机支架包括第二滑动块、连杆和第一滑动块，连杆竖立设置，下端与第二滑动块固定连接，上部穿过第一滑动块且与第一滑动块为滑动连接，第一相机与第一滑动块为可拆卸连接；

所述推杆的首端与第二滑动块固定连接。

作为本实用新型的一种基于单视角多图像的三维重建装置的进一步改进：

所述载物台框架为框架形支架，载物台框架四角的棱柱与底板固定连接。

作为本实用新型的一种基于单视角多图像的三维重建装置的进一步改进：

所述步进电机转台包括步进电机和转台，转台水平设置，步进电机的电机轴通过传动副与转台传动连接，步进电机的壳体与十字电动滑台的滑块固定连接。

作为本实用新型的一种基于单视角多图像的三维重建装置的进一步改进：

所述底板的四角分别设有一个伸缩杆，伸缩杆的底端均与底板固定连接，顶端分别与十字架的四端固定连接。

作为本实用新型的一种基于单视角多图像的三维重建装置的进一步改进：

所述直流电动推杆沿纵向设于底板中部的轴线上，且，直流电机的壳体与底板固定连接。

作为本实用新型的一种基于单视角多图像的三维重建装置的进一步改进：

所述第一相机和第二相机均为RGB相机或者深度相机，镜头均面对所述转台。

作为本实用新型的一种基于单视角多图像的三维重建装置的进一步改进：

所述侧板上开有一个圆孔；所述标定台为5个台阶，每个台阶的宽和高均为1cm；

所述箱体内设有面光源，面光源与箱体后侧的侧板固定连接，且光线方向正对载物台。

本实用新型的有益效果主要体现在：

1.本实用新型采用了单相机实现了对物体侧向的多视角图像采集，减少相机的使用，有效地降低了三维重建的成本；

2.本实用新型的十字电动滑台可将物体一直保持在第二相机采集视角的中间，方便后期图像处理；

3.本实用新型的第一相机与待重建物体之间的距离可以调整，有效地利用了相机的性能，相对于固定相机的方法，增大了有效像素，提高了重建精度且实现近距离采集；

4.本实用新型的整体设计精简，当直流电动推杆和伸缩杆完全收缩时，呈盒装，第一相机和第二相机均位于箱体内，方便携带。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本实用新型的一种基于单视角多图像的三维重建装置的结构示意图；

图2为图1中的箱体内部(去除图1中侧板和标定台)的结构示意图；

图3为图2的侧向视图；

图4为图1中的标定台的侧向视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此：

实施例1、一种基于单视角多图像的三维重建装置，如图1-4所示，包括箱体，在箱体内从下往上依次设有直流电动推杆4、载物台和十字架7。箱体包括底板5以及左右两侧和后侧的侧板11，侧板11与底板5垂直且与底板5固定连接形成箱体。箱体的前面和顶面均开口不封闭，方便放置物品。在每个侧板11上均开有一个圆孔12作为提手环，可以方便搬运本装置使用。在箱体的前面和顶面的交界处设有标定台13，标定台13为5个台阶，每个台阶的宽和高均为1cm，标定台13的两端与箱体两侧的侧板11固定连接。当使用深度相机时(深度相机是获取点云数据，相当于知道了距离信息)，标定台13用于校正所获取的距离误差，例如台阶实际每阶相差1cm，但是深度相机读到的是1.2cm，那就可以得到系数α＝0.82，系数α为五个台阶取平均)，然后后续的距离计算全部乘以这个系数α，来减小误差。在箱体内设有面光源6，面光源6与箱体后侧的侧板11固定连接，且光线方向针对载物台。

直流电动推杆4为现有技术，例如无锡东宇翔科技有限公司的YMD-601电动推杆，直流电动推杆4包括直流电机16和推杆17，直流电动推杆4沿纵向设于底板5中部的轴线上，且，直流电机16与底板5固定连接，推杆17可以沿纵向做直线往复运动。直流电机16通过传动副与推杆17传动连接，将直流电机16的旋转运动转变为推杆17的直线往复运动。推杆17的首端位于箱体的前方，第一相机A1通过相机支架与推杆17的首端相连接，相机支架包括第二滑动块10、连杆9和第一滑动块8，连杆9竖立设置，下端与第二滑动块10固定连接，上部穿过第一滑动块8且与第一滑动块8为滑动连接，即第一滑动块8可以沿连杆9上下滑动，在第一滑动块8的侧面设有锁紧螺钉，用于锁紧第一滑动块8与连杆9的连接，固定第一滑动块8的高度。第一相机A1通过紧固螺钉与第一滑动块8的后面为可拆卸连接，第一相机A1面朝箱体内部的载物台，用以采集载物台上的物体侧向的图像数据。推杆17的首端与第二滑动块10固定连接，通过调节推杆17的伸缩长度，可以调节第一相机A1与载物台上物体之间前后向的距离，通过调节第一滑动块8在连杆9上的高度从而调节第一相机A1相对于载物台上物体的高度。推杆17的伸缩长度最短时，相机支架和第一相机A均位于箱体内，从而可以缩小体积方便搬运。

载物台包括从下往上依次连接的载物台框架18、十字电动滑台19和步进电机转台3。载物台框架18为框架形支架，载物台框架18四角的棱柱与底板5固定连接，载物台框架18的顶部横跨设于直流电动推杆4上方，用于支撑十字电动滑台19和步进电机转台3。

步进电机转台3包括步进电机14和转台15，转台15水平设置，步进电机14的电机轴通过传动副与转台15传动连接，用以带动转台15在水平面上旋转，从而使得第一相机A1可以采集放置于转台15上物体侧面的360度的图像数据。十字电动滑台19为现有技术，例如苏州天瀚精密机械有限公司的电动滑台LDYS4-15L，十字电动滑台19底部与载物台框架18框架的顶部固定连接，步进电机14的壳体与十字电动滑台19的滑台固定连接，从而可以使得步进电机转台3可以在箱体内沿纵向或横向移动调整位置。

在底板5的四角分别设有一个伸缩杆71，伸缩杆71的底端均与底板5固定连接，顶端分别与十字架7的四端固定连接，用以将十字架7支撑在转台15的上方，通过调节四根伸缩杆71的高度，可以调节十字架7相对于转台15的高度。在十字架7的中心安装有第二相机B2，第二相机B2通过紧固螺钉与十字架7为可拆卸连接，镜头朝下采集转台15上的物体顶部的图像数据。使用时，通过十字电动滑台19调节转台15的中心与十字架7的中心相对，从而使得第二相机B2对准转台15上的物体中心。伸缩杆71的长度缩为最短时，十字架7和第二相机B2均位于箱体内部，方便搬运。

第一相机A1和第二相机B2均可以根据三维重建方案更换成RGB相机或者深度相机。

本实用新型的使用方法：

1、将需采集三维图像数据的物体放置于转台15的中心位置；

2、调节四根伸缩杆71的伸缩长度，从而调节第二相机B2相对于物体顶部的高度；通过十字电动滑台19调节转台15在箱体内的左右横向位置和前后纵向位置，使得物体的中心与十字架7的中心相对，位于第二相机B2获取图像的中心位置，减少像素浪费，方便后期的图像处理；

3、通过调节推杆17的伸缩长度从而调节第一相机A1与转台15上物体的前后距离，然后调节第二滑块9相对连杆9的上下位置并锁紧，使得物体的侧方位于第一相机A1获取图像的中心位置，减少像素浪费，方便后期的图像处理。

4、启动步进电机14，使得转台15连续旋转，启动第一相机A1采集物体侧向的图像数据，启动第二相机B2采集物体顶面的图像数据，从而完成物体三维重建所需的图像数据采集。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的若干个具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于单视角多图像的三维重建装置，其特征在于:包括箱体，在箱体内从下往上设有直流电动推杆(4)、载物台和十字架(7)；所述直流电动推杆(4)沿箱体的纵向设于箱体的底部，包括直流电机(16)和推杆(17)，推杆(17)的首端位于箱体的前方，第一相机(A1)通过相机支架与推杆(17)的首端相连接，第一相机(A1)与相机支架为可拆卸连接，相机支架与推杆(17)的首端为固定连接；

所述载物台包括从下往上依次固定连接的载物台框架(18)、十字电动滑台(19)和步进电机转台(3)；载物台框架(18)的顶部横跨设于直流电动推杆(4)的上方；

第二相机(B2)通过十字架(7)设于步进电机转台(3)的上方，第二相机(B2)与十字架(7)为可拆卸连接；第一相机(A1)和第二相机(B2)的镜头均面朝步进电机转台(3)。

2.根据权利要求1所述的一种基于单视角多图像的三维重建装置，其特征在于：

所述箱体的底部为底板(5)，箱体的左右两侧和后侧为侧板(11)，箱体的前面和顶面均开口不封闭，在箱体的前面和顶面的交界处设有标定台(13)，标定台(13)的两端与箱体两侧的侧板(11)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于单视角多图像的三维重建装置，其特征在于：

所述相机支架包括第二滑动块(10)、连杆(9)和第一滑动块(8)，连杆(9)竖立设置，下端与第二滑动块(10)固定连接，上部穿过第一滑动块(8)且与第一滑动块(8)为滑动连接，第一相机(A1)与第一滑动块(8)为可拆卸连接；

所述推杆(17)的首端与第二滑动块(10)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于单视角多图像的三维重建装置，其特征在于：

所述载物台框架(18)为框架形支架，载物台框架(18)四角的棱柱与底板(5)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于单视角多图像的三维重建装置，其特征在于：

所述步进电机转台(3)包括步进电机(14)和转台(15)，转台(15)水平设置，步进电机(14)的电机轴通过传动副与转台(15)传动连接，步进电机(14)的壳体与十字电动滑台(19)的滑块固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于单视角多图像的三维重建装置，其特征在于：

所述底板(5)的四角分别设有一个伸缩杆(71)，伸缩杆(71)的底端均与底板(5)固定连接，顶端分别与十字架(7)的四端固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于单视角多图像的三维重建装置，其特征在于：

所述直流电动推杆(4)沿纵向设于底板(5)中部的轴线上，且，直流电机(16)的壳体与底板(5)固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于单视角多图像的三维重建装置，其特征在于：

所述第一相机(A1)和第二相机(B2)均为RGB相机或者深度相机，镜头均面对所述转台(15)。

9.根据权利要求8所述的一种基于单视角多图像的三维重建装置，其特征在于：

所述侧板(11)上开有一个圆孔(12)；所述标定台(13)为5个台阶，每个台阶的宽和高均为1cm；

所述箱体内设有面光源(6)，面光源(6)与箱体后面的侧板(11)固定连接，且光线方向正对载物台。

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