本實用新型專利技術(shù)涉及一種基于十字結(jié)構(gòu)光的物體表面三維重建系統(tǒng)。目的是提供的三維重建系統(tǒng)通過十字結(jié)構(gòu)光掃描物體得到物體的幾何參數(shù)信息或?qū)ξ矬w表面進行重建，可以避免一字結(jié)構(gòu)光邊緣信息丟失的情況，具有較好的時效性。技術(shù)方案是：一種基于十字結(jié)構(gòu)光實現(xiàn)物體表面三維重建系統(tǒng)，包括機架、通過水平導(dǎo)軌安裝在機架上的移動平臺、驅(qū)動移動平臺的絲桿以及電機、固定在移動平臺上方的十字激光投射器以及攝像機，所述電機通過運動控制卡與計算機連接，攝像機通過圖像采集卡與計算機連接。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及光學(xué)工程
，具體是一種基于十字結(jié)構(gòu)光的物體表面三維 重建系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
線結(jié)構(gòu)光三維檢測技術(shù)主要用于測量物體幾何參數(shù)或恢復(fù)物體深度信息，其具有 非接觸、大量程、速度快、精度高、算法穩(wěn)定、使用方便、結(jié)構(gòu)簡單等特點。隨著科技的不斷更 新發(fā)展，結(jié)構(gòu)光檢測技術(shù)現(xiàn)已逐步應(yīng)用于工業(yè)自動檢測、航天航空、人體工學(xué)、生物醫(yī)療及 食品檢測中。目前在線結(jié)構(gòu)光檢測系統(tǒng)中，應(yīng)用最為廣泛的為一字結(jié)構(gòu)光，例如加拿大學(xué)者 SamuelJ.Lochner將其應(yīng)用于足部掃描制造出可供醫(yī)用的模型，西班牙學(xué)者Samuelverdii 用其實現(xiàn)對面包發(fā)酵過程的監(jiān)測等。但一字結(jié)構(gòu)光存在當(dāng)與掃描物體邊緣平行時容易丟失 邊緣信息，或當(dāng)掃描界面狹窄時數(shù)據(jù)量較少需要多次掃描等缺陷，尚待改進。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的是提出一種基于十字結(jié)構(gòu)光實現(xiàn)物體表面三維重建系統(tǒng)，所述 三維重建系統(tǒng)通過十字結(jié)構(gòu)光掃描物體得到物體的幾何參數(shù)信息或?qū)ξ矬w表面進行重建， 可以避免一字結(jié)構(gòu)光邊緣信息丟失的情況，具有較好的時效性。 本技術(shù)采用的技術(shù)方案是： -種基于十字結(jié)構(gòu)光實現(xiàn)物體表面三維重建系統(tǒng)，包括機架、通過水平導(dǎo)軌安裝 在機架上的移動平臺、驅(qū)動移動平臺的絲桿以及電機、固定在移動平臺上方的十字激光投 射器以及攝像機，所述電機通過運動控制卡與計算機連接，攝像機通過圖像采集卡與計算 機連接。 本技術(shù)的有益效果： 1、本技術(shù)提供的三維重建方法和系統(tǒng)只需要一個十字激光投射器、一個攝像 機和一個傳送裝置，就可以重建出物體的表面，或者通過重建信息得到被測對象的幾何參 數(shù)，而且本技術(shù)的所有標(biāo)定都基于自由移動的平面靶標(biāo)，適合現(xiàn)場標(biāo)定，操作方便； 2、本技術(shù)采用十字結(jié)構(gòu)光對物體進行掃描，信息量增加、精度提高、減少了需 重復(fù)掃描而增加的工作量，可滿足一般的工業(yè)需求。【附圖說明】 圖1是本技術(shù)提供的三維重建系統(tǒng)的示意圖。 圖2是本技術(shù)提供的三維重建系統(tǒng)的系統(tǒng)框架圖。 圖3是本技術(shù)提供的三維重建方法的流程圖。 圖4是本技術(shù)需標(biāo)定的三個平面示意圖。 圖5是本技術(shù)激光交線擬合為激光平面的示意圖。 圖6是本技術(shù)的運動方向標(biāo)定示意圖。 圖中：1、被掃描物體（鋁制圓柱），2、移動平臺，3、十字激光投射器，4、攝像機，5、 計算機。【具體實施方式】 下面對本技術(shù)作進一步說明，但本技術(shù)并不局限于以下實施例。 如圖1、2所示，本技術(shù)提供的三維重建系統(tǒng)包括機架、通過水平導(dǎo)軌安裝在 機架上的移動平臺2、驅(qū)動移動平臺的絲桿以及電機、固定在移動平臺上方的十字激光投射 器3以及攝像機4,所述電機通過運動控制卡與計算機連接，攝像機通過圖像采集卡與計算 機5連接。攝像機拍攝圖像經(jīng)圖像采集卡傳送至計算機，計算機通過運動控制卡控制電機 轉(zhuǎn)動，由電機轉(zhuǎn)速及攝像機拍攝圖像的時間間隔共同計算得到每幀圖像的相對移動距離。 軟件由圖像處理程序、運動控制程序、數(shù)據(jù)分析程序三部分組成。 本技術(shù)將被掃描物體（鋁制圓柱）1固定在移動平臺2上，十字激光投射器3 和攝像機4固定在物體上方的鋼架上，電機帶動滾珠絲杠勻速旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使移動平臺帶動被 掃描物體1水平方向運動，十字激光平面連續(xù)掃過被測物體1，攝像機采集一系列圖像傳送 至計算機5,通過數(shù)字圖像處理技術(shù)及坐標(biāo)系變換實現(xiàn)對物體表面的重建。 上述三維重建系統(tǒng)利用本技術(shù)提供的三維重建方法實現(xiàn)物體表面的重建，該 三維重建方法包括以下步驟： (一）系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定： 1.線結(jié)構(gòu)光參數(shù)標(biāo)定； 靶標(biāo)自由移動，拍攝不同姿態(tài)下的靶標(biāo)圖，用以標(biāo)定攝像機參數(shù)及擬合激光平面， 在每個姿態(tài)下拍攝有/無激光的靶標(biāo)圖兩幅。無激光時的靶標(biāo)圖像，用以標(biāo)定攝像機的內(nèi) 參和外參，調(diào)整攝像機模式后拍攝的帶激光靶標(biāo)圖像，用以標(biāo)定激光平面參數(shù)。 攝像機的參數(shù)可通過張正友提出的方法實現(xiàn)，其不但避免了傳統(tǒng)標(biāo)定方法要求 高、操作繁瑣等缺點，而且精度高，魯棒性更強。其得到的外參矩陣假設(shè)為式1，內(nèi)參 矩陣K假設(shè)為式2。fx、fy為焦距，（i^vj為理想圖像坐標(biāo)，R為旋轉(zhuǎn)向量，t為平移向量。【主權(quán)項】1. 一種基于十字結(jié)構(gòu)光的物體表面三維重建系統(tǒng)，其特征在于：包括機架、通過水平 導(dǎo)軌安裝在機架上的移動平臺（2)、驅(qū)動移動平臺的絲桿以及電機、固定在移動平臺上方的 十字激光投射器（3)以及攝像機（4)，所述電機通過運動控制卡與計算機連接，攝像機通過 圖像采集卡與計算機（5)連接。【專利摘要】本技術(shù)涉及一種基于十字結(jié)構(gòu)光的物體表面三維重建系統(tǒng)。目的是提供的三維重建系統(tǒng)通過十字結(jié)構(gòu)光掃描物體得到物體的幾何參數(shù)信息或?qū)ξ矬w表面進行重建，可以避免一字結(jié)構(gòu)光邊緣信息丟失的情況，具有較好的時效性。技術(shù)方案是：一種基于十字結(jié)構(gòu)光實現(xiàn)物體表面三維重建系統(tǒng)，包括機架、通過水平導(dǎo)軌安裝在機架上的移動平臺、驅(qū)動移動平臺的絲桿以及電機、固定在移動平臺上方的十字激光投射器以及攝像機，所述電機通過運動控制卡與計算機連接，攝像機通過圖像采集卡與計算機連接。【IPC分類】G06T7-00, G06T17-00, G01B11-24【公開號】CN204439034【申請?zhí)枴緾N201520098283【專利技術(shù)人】吳珊珊, 賀磊盈, 武傳宇 【申請人】浙江理工大學(xué)【公開日】2015年7月1日【申請日】2015年2月11日本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種基于十字結(jié)構(gòu)光的物體表面三維重建系統(tǒng)，其特征在于：包括機架、通過水平導(dǎo)軌安裝在機架上的移動平臺(2)、驅(qū)動移動平臺的絲桿以及電機、固定在移動平臺上方的十字激光投射器(3)以及攝像機(4)，所述電機通過運動控制卡與計算機連接，攝像機通過圖像采集卡與計算機(5)連接。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳珊珊，賀磊盈，武傳宇，
申請(專利權(quán))人：浙江理工大學(xué)，
類型：新型
國別省市：浙江;33
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