一种三维扫描内窥镜和三维扫描方法技术

本发明专利技术公开了一种三维扫描内窥镜和三维扫描方法，其中，一种三维扫描内窥镜包括：第一摄像头、第二摄像头、激光线发射单元以及分别与所述第一摄像头、所述第二摄像头和所述激光线发射单元连接的处理单元，三维扫描内窥镜由第一摄像头和第二摄像头同步获取被激光条纹扫描的被测物体，结合相机标定方法获得的外极线约束条件对被测物体的待测面的三维轮廓进行重建，从而实现了对被测物体的待测面的三维轮廓的自动测量，另外，本发明专利技术提供的技术方案通过使用激光条纹对被测物体的待测面进行扫描而不需要人工手动指定特征点，能够有效提高被测物体三维轮廓信息的测量准确性。

【技术实现步骤摘要】

[0001 ] 本专利技术涉及内窥镜
，具体涉及。
技术介绍
工业内窥镜作为无损检测的一种，可以用来在不损害部件表面的情况下，准确的观察部件的工作状态和表面结构，随着工业内窥镜的发展，工业内窥镜已经广泛应用到复杂工业环境中，特别是高温，有毒，核辐射等人类无法使用肉眼观察到的环境中。而传统的基于二维图像的内窥镜由于无法定量计算出待测工件的尺寸，距离和截面，也逐渐被具有三维测量功能的内窥镜所部分取代。工业内窥镜从单纯的二维图像内窥镜向具有三维测量功能的内窥镜方向发展。目前存在一种能够实现三维测量功能的双电荷稱合元件(CCD, Charge-coupledDevice)工业内窥镜。双CXD工业内窥镜采用的是立体视觉原理，在实现三维测量功能时需要人工手动指定特征点，因此，只能实现逐点的手工测量，并且，在待测工件纹理特征较少时无法准确测量出待测工件的三维轮廓信息，从而无法重构出待测物体表面的精确三维形貌。
技术实现思路
本专利技术提供，用于提高被测物体三维轮廓信息的测量准确性。本专利技术第一方面提供一种三维扫描内窥镜，包括:用于获取被测物体的视频图像的第一摄像头；用于与上述第一摄像头同步获取上述被测物体的视频图像的第二摄像头；用于向上述被测物体发射激光条纹，并使上述激光条纹在上述被测物体的待测面上沿同一直线方向均匀移动的激光线发射单元，其中，上述被测物体的待测面是指上述被测物体上与上述三维扫描内窥镜相对的面；分别与上述第一摄像头、上述第二摄像头和上述激光线发射单元连接的处理单元;其中，上述处理单元用于:根据相机标定方法对上述第一摄像头和上述第二摄像头进行标定，获取外极线约束条件；根据上述外极线约束条件对上述第一摄像头和上述第二摄像头同步获取的每帧视频图像进行三维轮廓重建，得到上述被测物体的待测面的三维轮廓信息；其中，上述根据上述外极线约束条件对上述第一摄像头和上述第二摄像头同步获取的每帧视频图像进行三维轮廓重建，包括:根据边缘检测算法分别检测上述第一摄像头获取的第一帧视频图像和上述第二摄像头获取的第二帧视频图像中，位于上述被测物体上的激光条纹的激光中心线，其中，上述第一帧视频图像和上述第二帧视频图像分别由上述第一摄像头和上述第二摄像头在同一时刻获取；根据上述外极线约束条件计算上述激光中心线上每一点的三维坐标值，得到上述激光中心线在上述被测物体上的三维轮廓信息；其中，上述根据上述外极线约束条件计算上述激光中心线上每一点的三维坐标值，包括:对于上述第一帧视频图像的上述激光中心线上的任一点i，根据上述外极线约束条件检测上述点i在上述第二帧视频图像的上述激光中心线上的位置；根据上述点i在上述第一帧视频图像的位置和上述点i在上述第二帧视频图像上的位置，计算上述点i的三维坐标值。本专利技术另一方面提供一种三维扫描方法，应用于三维扫描内窥镜，上述三维内窥镜包括:第一摄像头、第二摄像头、激光线发射单元，以及分别与上述第一摄像头、上述第二摄像头和上述激光线发射单元连接的处理单元；上述三维扫描方法包括:上述第一摄像头和上述第二摄像头同步获取上述被测物体的视频图像；上述激光线发射单元向上述被测物体发射激光条纹，并使上述激光条纹在上述被测物体的待测面上沿同一直线方向均匀移动，其中，上述被测物体的待测面是指上述被测物体上与上述三维扫描内窥镜相对的面；上述处理单元根据相机标定方法对上述第一摄像头和上述第二摄像头进行标定，获取外极线约束条件；根据上述外极线约束条件对上述第一摄像头和上述第二摄像头同步获取的每帧视频图像进行三维轮廓重建，得到上述被测物体的待测面的三维轮廓信息；具体的，上述处理单元上述根据上述外极线约束条件对上述第一摄像头和上述第二摄像头同步获取的每帧视频图像进行三维轮廓重建，包括:根据边缘检测算法分别检测上述第一摄像头获取的第一帧视频图像和上述第二摄像头获取的第二帧视频图像中，位于上述被测物体上的激光条纹的激光中心线，其中，上述第一帧视频图像和上述第二帧视频图像分别由上述第一摄像头和上述第二摄像头在同一时刻获取；根据上述外极线约束条件计算上述激光中心线上每一点的三维坐标值，得到上述激光中心线在上述被测物体上的三维轮廓信息；具体的，上述处理单元根据上述外极线约束条件计算上述激光中心线上每一点的三维坐标值，包括:对于上述第一帧视频图像的上述激光中心线上的任一点i，根据上述外极线约束条件检测上述点i在上述第二帧视频图像的上述激光中心线上的位置；根据上述点i在上述第一帧视频图像的位置和上述点i在上述第二帧视频图像上的位置，计算上述点i的三维坐标值。由上可见，本专利技术中通过激光发射单元发射激光条纹对被测物体的待测面进行扫描，由第一摄像头和第二摄像头同步获取被激光条纹扫描的被测物体，结合相机标定方法获得的外极线约束条件对被测物体的待测面的三维轮廓进行重建，从而实现了对被测物体的待测面的三维轮廓的自动测量，另外，本专利技术通过使用激光条纹对被测物体的待测面进行扫描而不需要人工手动指定特征点，能够有效提高被测物体三维轮廓信息的测量准确性。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图Ι-a为本专利技术提供的三维扫描内窥镜一个实施例结构示意图；图Ι-b为本专利技术提供的激光发射单元一个实施例结构示意图；图Ι-c为本专利技术提供的激光发射单元发射激光的一种应用场景示意图；图Ι-d为本专利技术提供的第一摄像头在某一时刻获取到的被测物体的帧视频图像的不意图；图Ι-e为本专利技术提供的第二摄像头在上述某一时刻获取到的被测物体的帧视频图像的不意图；图Ι-f为本专利技术提供的三维扫描内窥镜另一个实施例结构示意图；图2为本专利技术提供的一种三维扫描方法一个实施例流程示意图。【具体实施方式】为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面对本专利技术实施例提供的一种三维扫描内窥镜进行描述，请参阅图Ι-a所示的三维内窥镜主视图，由图l_a可见，本专利技术实施例中的三维扫描内窥镜10包括:用于获取被测物体的视频图像的第一摄像头11 ；用于与第一摄像头11同步获取上述被测物体的视频图像的第二摄像头12；用于向上述被测物体发射激光条纹，并使上述激光条纹在上述被测物体的待测面上沿同一直线方向均匀移动的激光线发射单元13，其中，上述被测物体的待测面是指上述被测物体上与上述三维扫描内窥镜相对的面；分别与第一摄像头n、第二摄像头12和激光线发射单元13连接的处理单元(图中未示出)；其中，上述处理单元用于:根据相机标定方法对第一摄像头11和第二摄像头12进行标定，获取外极线约束条件；根据上述外极线约束条件对第一摄像头11和第二摄像头12同步获取的每帧视频图像进行三维轮廓重建，得到上述被测物体的待测面的三维轮廓信息；其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维扫描内窥镜，其特征在于，包括：用于获取被测物体的视频图像的第一摄像头；用于与所述第一摄像头同步获取所述被测物体的视频图像的第二摄像头；用于向所述被测物体发射激光条纹，并使所述激光条纹在所述被测物体的待测面上沿同一直线方向均匀移动的激光线发射单元，其中，所述被测物体的待测面是指所述被测物体上与所述三维扫描内窥镜相对的面；分别与所述第一摄像头、所述第二摄像头和所述激光线发射单元连接的处理单元；其中，所述处理单元用于：根据相机标定方法对所述第一摄像头和所述第二摄像头进行标定，获取外极线约束条件；根据所述外极线约束条件对所述第一摄像头和所述第二摄像头同步获取的每帧视频图像进行三维轮廓重建，得到所述被测物体的待测面的三维轮廓信息；其中，所述根据所述外极线约束条件对所述第一摄像头和所述第二摄像头同步获取的每帧视频图像进行三维轮廓重建，包括：根据边缘检测算法分别检测所述第一摄像头获取的第一帧视频图像和所述第二摄像头获取的第二帧视频图像中，位于所述被测物体上的激光条纹的激光中心线，其中，所述第一帧视频图像和所述第二帧视频图像分别由所述第一摄像头和所述第二摄像头在同一时刻获取；根据所述外极线约束条件计算所述激光中心线上每一点的三维坐标值，得到所述激光中心线在所述被测物体上的三维轮廓信息；其中，所述根据所述外极线约束条件计算所述激光中心线上每一点的三维坐标值，包括：对于所述第一帧视频图像的所述激光中心线上的任一点i，根据所述外极线约束条件检测所述点i在所述第二帧视频图像的所述激光中心线上的位置；根据所述点i在所述第一帧视频图像的位置和所述点i在所述第二帧视频图像上的位置，计算所述点i的三维坐标值。...

【技术特征摘要】
1.一种三维扫描内窥镜，其特征在于，包括: 用于获取被测物体的视频图像的第一摄像头； 用于与所述第一摄像头同步获取所述被测物体的视频图像的第二摄像头； 用于向所述被测物体发射激光条纹，并使所述激光条纹在所述被测物体的待测面上沿同一直线方向均匀移动的激光线发射单元，其中，所述被测物体的待测面是指所述被测物体上与所述三维扫描内窥镜相对的面；分别与所述第一摄像头、所述第二摄像头和所述激光线发射单元连接的处理单元；其中，所述处理单元用于:根据相机标定方法对所述第一摄像头和所述第二摄像头进行标定，获取外极线约束条件；根据所述外极线约束条件对所述第一摄像头和所述第二摄像头同步获取的每帧视频图像进行三维轮廓重建，得到所述被测物体的待测面的三维轮廓信息； 其中，所述根据所述外极线约束条件对所述第一摄像头和所述第二摄像头同步获取的每帧视频图像进行三维轮廓重建，包括:根据边缘检测算法分别检测所述第一摄像头获取的第一帧视频图像和所述第二摄像头获取的第二帧视频图像中，位于所述被测物体上的激光条纹的激光中心线，其中，所述第一帧视频图像和所述第二帧视频图像分别由所述第一摄像头和所述第二摄像头在同一时刻获取；根据所述外极线约束条件计算所述激光中心线上每一点的三维坐标值，得到所述激光中心线在所述被测物体上的三维轮廓信息； 其中，所述根据所述外极线约束条件计算所述激光中心线上每一点的三维坐标值，包括: 对于所述第一帧视频图像的所述激光中心线上的任一点i，根据所述外极线约束条件检测所述点i在所述第二帧视频图像的所述激光中心线上的位置； 根据所述点i在所述第一帧视频图像的位置和所述点i在所述第二帧视频图像上的位置，计算所述点i的三维坐标值。2.根据权利要求1所述的三维扫描内窥镜，其特征在于，所述激光线发射单元，包括:激光发生器、设置于所述激光发生器的输出端之前的圆柱透镜、设置于所述圆柱透镜之前的振镜模块，所述圆柱透镜位于所述激光发生器与所述振镜模块之间； 其中，所述激光发生器用于发射激光； 所述圆柱透镜用于将所述激光发生器发射的激光转为一字型激光条纹； 所述振镜模块用于使所述一字型激光条纹在所述被测物体的待测面上沿同一直线方向均匀移动。3.根据权利要求2所述的三维扫描内窥镜，其特征在于， 所述振镜模块包括:反射镜和与微机电系统MEMS ； 所述MEMS用于控制所述反射镜以预设转动角速度，在同一直线方向上转动。4.根据权利要求1至3任一项所述的三维扫描内窥镜，其特征在于，所述三维扫描内窥镜还包括:用于照明的照明模块。5.根据权利要求1至3任一项所述的三维扫描内窥镜,其特征在于， 所述照明模块采用发光二极管LED灯作为光源。6.—种三维扫描方法,应用于三维扫描内窥镜,其特征在于,所述三维内窥镜包括:第一摄像头、第二摄像头、激光线发射单元，以及分别与所述第一摄像头、所述第二摄像头和所述激光线发射单元连接的处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋展，聂磊，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44