專(zhuān)利名稱(chēng)：一種物體表面重建的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維立體圖像重建技術(shù)，更具體地說(shuō)，涉及一種物體表面重建的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
點(diǎn)云數(shù)據(jù)是利用三維掃描設(shè)備對(duì)物體表面進(jìn)行直接采樣而得到的點(diǎn)，這些點(diǎn)是三維模型表面最初的，也是最直接的表示。通過(guò)分析點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以對(duì)模型的幾何表面進(jìn)行
重建。 物體點(diǎn)云獲取的方法很多，常見(jiàn)的方法有利用結(jié)構(gòu)光圖像信息來(lái)獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，也有采用雙目可見(jiàn)光圖像信息來(lái)獲取數(shù)據(jù)。現(xiàn)有基于散斑的方法投影出來(lái)的散斑結(jié)構(gòu)光進(jìn)行三維重建的方法，其散斑圖案在其圖案生成器中固定沒(méi)有變化，由于散斑的特點(diǎn)，對(duì)圖像傳感器的設(shè)備要求較高，且設(shè)備的靈活性較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有基于散斑的方法投影出來(lái)的散斑結(jié)構(gòu)光固定不變從而對(duì)圖像傳感器的設(shè)備要求較高且設(shè)備的靈活性較差的缺陷，提供一種可以根據(jù)需要控制鏡面反射裝置，從而生成適于測(cè)量對(duì)象的結(jié)構(gòu)光圖案，并同步控制圖像傳感器對(duì)所需的區(qū)域進(jìn)行掃描的物體表面重建的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種物體表面重建的系統(tǒng)，其特征在于，包括照明組件，包括光源和鏡面反射裝置，所述光源采用點(diǎn)光源，且通過(guò)光學(xué)元件將點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換為線(xiàn)形光，所述鏡面反射裝置為一維振鏡，用于通過(guò)調(diào)整鏡面姿態(tài)，將所述線(xiàn)形光反射到目標(biāo)區(qū)域形成線(xiàn)陣狀的結(jié)構(gòu)光圖案；圖像傳感器，用于逐步曝光以拍攝所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)至少部分區(qū)域的結(jié)構(gòu)光圖案的投影圖像；控制器，用于控制所述圖像傳感器的曝光區(qū)域與所述鏡面反射裝置反射的結(jié)構(gòu)光的投影區(qū)域同步；數(shù)據(jù)處理單元，與所述圖像傳感器連接，實(shí)時(shí)接收所述結(jié)構(gòu)光圖案的投影圖像，并獲取所述投影圖像和預(yù)先拍攝的基準(zhǔn)圖像中的結(jié)構(gòu)光圖案位移值，計(jì)算出所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)物體的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，所述點(diǎn)光源為半導(dǎo)體激光二極管。優(yōu)選地,所述一維振鏡米用MEMS振鏡。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)以下公式計(jì)算結(jié)構(gòu)光圖案位移值為Λ Xn的目標(biāo)點(diǎn)的距離Z ;
權(quán)利要求
1.一種物體表面重建的系統(tǒng),其特征在于,包括 照明組件，包括光源和鏡面反射裝置，所述光源采用點(diǎn)光源，且通過(guò)光學(xué)元件將點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換為線(xiàn)形光，所述鏡面反射裝置為一維振鏡，用于通過(guò)調(diào)整鏡面姿態(tài)，將所述線(xiàn)形光反射到目標(biāo)區(qū)域形成線(xiàn)陣狀的結(jié)構(gòu)光圖案； 圖像傳感器，用于逐步曝光以拍攝所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)至少部分區(qū)域的結(jié)構(gòu)光圖案的投影圖像； 控制器，用于控制所述圖像傳感器的曝光區(qū)域與所述鏡面反射裝置反射的結(jié)構(gòu)光的投影區(qū)域同步； 數(shù)據(jù)處理單元，與所述圖像傳感器連接，實(shí)時(shí)接收所述結(jié)構(gòu)光圖案的投影圖像，并獲取所述投影圖像和預(yù)先拍攝的基準(zhǔn)圖像中的結(jié)構(gòu)光圖案位移值，計(jì)算出所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)物體的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的物體表面重建的系統(tǒng)，其特征在于，所述點(diǎn)光源為半導(dǎo)體激光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的物體表面重建的系統(tǒng)，其特征在于，所述一維振鏡采用MEMS振鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的物體表面重建的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)以下公式計(jì)算結(jié)構(gòu)光圖案位移值為Λ Xn的目標(biāo)點(diǎn)的距離ζ ；L <Bx /' 2" =-:-Γ 其中，B為圖像傳感器與振鏡裝置的中心的距離，f為所述圖像傳感器的設(shè)備鏡頭焦距，L為選取的基準(zhǔn)圖像所在的標(biāo)準(zhǔn)平面的距離。
5.一種物體表面重建的方法，其特征在于，包括以下步驟 51、通過(guò)光學(xué)元件將點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換為線(xiàn)形光，通過(guò)控制鏡面反射裝置，將光源發(fā)出的光線(xiàn)反射到目標(biāo)區(qū)域并形成線(xiàn)陣狀的結(jié)構(gòu)光圖案，所述鏡面反射裝置為一維振鏡； 52、利用圖像傳感器逐步曝光以拍攝所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)至少部分區(qū)域的結(jié)構(gòu)光圖案的投影圖像，且控制所述圖像傳感器的曝光區(qū)域與所述鏡面反射裝置反射的結(jié)構(gòu)光的投影區(qū)域同步； 53、實(shí)時(shí)接收所述結(jié)構(gòu)光圖案的投影圖像，并獲取所述投影圖像和預(yù)先拍攝的基準(zhǔn)圖像中的位移值，計(jì)算出所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)物體的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的物體表面重建的方法，其特征在于，所述點(diǎn)光源為半導(dǎo)體激光二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的物體表面重建的方法，其特征在于，所述步驟SI中所采用的一維振鏡為MEMS振鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的物體表面重建的方法，其特征在于，所述步驟S3中通過(guò)以下公式計(jì)算結(jié)構(gòu)光圖案位移值為Λ Xn的目標(biāo)點(diǎn)的距離ζ ；
全文摘要
本發(fā)明涉及一種物體表面重建的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)包括照明組件，包括光源和鏡面反射裝置，所述光源采用點(diǎn)光源，且通過(guò)光學(xué)元件將點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換為線(xiàn)形光，所述鏡面反射裝置為一維振鏡，用于通過(guò)調(diào)整鏡面姿態(tài)，將所述線(xiàn)形光反射到目標(biāo)區(qū)域形成線(xiàn)陣狀的結(jié)構(gòu)光圖案；圖像傳感器，用于逐步曝光以拍攝所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)至少部分區(qū)域的結(jié)構(gòu)光圖案的投影圖像；控制器，用于控制所述圖像傳感器的曝光區(qū)域與所述鏡面反射裝置反射的結(jié)構(gòu)光的投影區(qū)域同步；數(shù)據(jù)處理單元，與所述圖像傳感器連接，實(shí)時(shí)接收所述結(jié)構(gòu)光圖案的投影圖像，并獲取所述投影圖像和預(yù)先拍攝的基準(zhǔn)圖像中的結(jié)構(gòu)光圖案位移值，計(jì)算出所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)物體的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G02B26/08GK102867329SQ201210332200
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者師丹瑋 申請(qǐng)人:深圳泰山在線(xiàn)科技有限公司