一种用于线阵双目3D成像的主动纹理方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种用于线阵双目3D成像的主动纹理方法，包括接收频率为2f的外触发控制信号，根据所述外触发控制信号，生成频率为f的第一触发信号和频率为2f的第二触发信号，根据第一触发信号，以1/f的周期触发结构激光器向被拍摄物体投射递增光栅条纹光；根据第二触发信号，以1/2f的周期触发相机采集所述被拍摄物体；输出有栅格纹理图像和无栅格纹理图像交替排列的原始图像。本发明专利技术的递增光栅条纹光的条纹具有高亮度、结构特征明显的优点，可满足3D信息计算中对匹配特征的要求；另外，输出的原始图像为有栅格纹理图像和无栅格纹理图像交替排列的，通过对所述原始图像分离便可以获取无栅格纹理的完整2D图像、以及含匹配特征的有栅格条纹的完整图像。

【技术实现步骤摘要】
一种用于线阵双目3D成像的主动纹理方法
本专利技术涉及于3D成像系统
，特别是涉及一种用于线阵双目3D成像的主动纹理方法。
技术介绍
随着工业自动化的快速发展，机器视觉系统的工业应用也越来越普遍。在机器视觉领域中，线阵双目3D相机是一类特殊的视觉机器。与面阵双目3D相机相比，它的传感器只有一行感光元素，因此使高扫描频率和高分辨率成为可能。线阵相机的典型应用领域是检测连续的材料，被检测的物体通常匀速运动，利用一台或多台线阵双目3D相机对其逐行连续扫描，以达到对其整个表面均匀检测。然而缺乏匹配特征一直是线阵双目3D成像中的一个难题，尤其是在拍摄光滑平整的表面时，图像处理软件往往无法把所述表面上的每个点准确的配对进行3D信息计算。现有技术中通常使用投影仪投影特定的结构光到目标表面及参考面上，然后对目标表面及参考面上形成的结构光的图像进行拍摄，并根据拍摄图像中目标形状造成的光信号的变化，利用相位法计算目标的位置和高度信息等，最终形成目标的3D形状。但是上述投影的结构光亮度低，同时线阵双目3D相机又具有补光光源高亮度的特点，最终导致线阵双目3D相机所获取的结构光图像的质量较差，而影响后续的图像结构匹配特征提取以及进行3D信息计算，进而导致上述使用投影仪投影结构光的方式不能满足线阵双目3D相机的要求；同时使用了上述投影的结构光后，最终获取的2D图像上也会含有上述结构光图像，导致原有的2D图像被破坏。
技术实现思路
本专利技术实施例中提供了一种用于线阵双目3D成像的主动纹理方法，以解决现有技术中的使用投影仪投影的结构光因亮度低不能满足对匹配特征信息分析的要求、以及所述结构光会破坏原有的2D图像的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例公开了如下技术方案：一种用于线阵双目3D成像的主动纹理方法，包括：接收频率为2f的外触发控制信号；根据所述外触发控制信号，生成频率为f的第一触发信号和频率为2f的第二触发信号；根据所述第一触发信号以1/f为周期触发结构激光器向被拍摄物体投射递增光栅条纹光，根据所述第二触发信号以1/2f为周期触发相机采集所述被拍摄物体；输出有栅格纹理图像和无栅格纹理图像交替排列的原始图像。优选地，输出有栅格纹理图像和无栅格纹理图像交替排列的原始图像之后，还包括：将所述原始图像发送给图像处理模块；所述图像处理模块对所述原始图像进行图形处理，输出有栅格条纹的完整图像和无栅格条纹的完整图像。优选地，接收频率为2f的外触发控制信号之前，还包括：获取被拍摄物体的运动速度；根据所述运动速度确定所述外触发控制信号的触发频率为2f。优选地，生成频率为f的第一触发信号和频率为2f第二触发信号，包括：生成所述第二触发信号相对于生成所述第一触发信号有一定的延迟时间，所述延迟时间小于1/4f。优选地，所述递增光栅条纹光包括多个周期的宽度递增光栅条纹光，所述宽度递增光栅条纹光的图样递增方式包括等差数列递增或等比数列递增。优选地，所述结构激光器包括准直激光光源和光栅，所述准直激光光源发射激光光束照射在所述光栅上，所述激光光束透过所述光栅生成所述递增光栅条纹光。优选地，所述准直激光光源所发射的光波波长包括808nm、850nm、915nm或940nm。优选地，所述准直激光光源所发射的激光的光功率包括2W、5W、7W、8W或15W。优选地，所述光栅的扩展角度包括30°、60°或90°。优选地，根据所述第一触发信号，以1/f的周期触发结构激光器向被拍摄物体投射递增纹理光，包括：将所述第一触发信号发送给斩波器或磁光开关；所述斩波器或所述磁光开关接收到所第一触发信号后，对所述结构激光器所在电路进行开或关的控制，实现所述结构激光器以1/f的周期向被拍摄物体投射递增纹理光。由以上技术方案可见，本专利技术实施例提供的用于线阵双目3D成像的主动纹理方法，包括接收频率为2f的外触发控制信号，根据所述外触发控制信号，生成频率为f的第一触发信号和频率为2f的第二触发信号，根据所述第一触发信号，以1/f的周期触发结构激光器向被拍摄物体投射递增光栅条纹光；根据所述第二触发信号，以1/2f的周期触发相机采集所述被拍摄物体；输出有栅格纹理图像和无栅格纹理图像交替排列的原始图像。本专利技术通过结构激光器向光栅投射激光产生递增光栅条纹光，其中光栅自身具有所生成的光栅条纹有亮度高的优点、激光器所发射的光具有功率高且相干性好的优点，因此所述递增光栅条纹光为亮度高的光栅条纹，同时，所述条纹光的条纹结构特征为递增的，所以上述高亮度、结构特征明显的递增光栅条纹光，可以使线阵双目3D相机拍摄出带有高质量条纹图形的图像，进而，在下一步的3D信息计算中可以用所述条纹图形作为匹配特征；另外，在本专利技术中，向被拍摄物体投射递增结构光的周期为相机拍摄图像周期的两倍，所以可以输出有栅格纹理图像和无栅格纹理图像交替排列的原始图像，即所述原始图像中奇(或偶)数行为有栅格纹理的图像、偶(或奇)数行为无栅格纹理的图像，这样便可以后续图像处理，对所述原始图像的分离，获取关于被拍摄物体的无栅格纹理的完整2D图像、以及包含匹配特征有栅格条纹的完整图像。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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种用于线阵双目3D成像的主动纹理方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种外触发信号频率确定方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的准直激光光源加光栅生成结构光的示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种递增光栅条纹光的示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种带有主动纹理装置的线阵双目3D成像系统的基本结构示意图；图1-5中，具体符号为：11-准直激光光源，12-光栅，1-纹理光筒，2-照明光筒，3-相机，4-机身。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，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，而不是全部的实施例。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，都应当属于本专利技术保护的范围。参见图1，为本专利技术实施例提供的一种用于线阵双目3D成像的主动纹理方法的流程示意图，本实施例提供的主动纹理方法，具体包括，步骤101：接收频率为2f的外触发控制信号。为了满足线阵双目3D相机高扫描频率的要求，本实施例中的所述外触发信号为频率约为20kHz的高频触发信号。在步骤101之前，如图2所示为外触发信号频率确定方法的流程示意图，还可以包括如下步骤，步骤201：获取被拍摄物体的运动速度。线阵双目3D相机通常用来拍摄运动的物体以实现检测目的，所以为了保证最终能获取所述被拍摄物体的完整图像，外触发控制信号的触发频率需要根据所述被拍摄物体的实时运动速度的变化而变化，其中，所述运动速度可以包括所述被拍摄物体相对所述线阵双目3D相机运动的线速度或角速度等。在具体实施中，可以采用线速度传感器或角速度传感器获取所述被拍摄物体的运动速度，或者，如果所述被拍摄物体做匀速运动，可以在所述线阵双目3D相机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于线阵双目3D成像的主动纹理方法，其特征在于，包括：接收频率为2f的外触发控制信号；根据所述外触发控制信号，生成频率为f的第一触发信号和频率为2f的第二触发信号；根据所述第一触发信号以1/f为周期触发结构激光器向被拍摄物体投射递增光栅条纹光，根据所述第二触发信号以1/2f为周期触发相机采集所述被拍摄物体；输出有栅格纹理图像和无栅格纹理图像交替排列的原始图像。

【技术特征摘要】
1.一种用于线阵双目3D成像的主动纹理方法，其特征在于，包括：接收频率为2f的外触发控制信号，其中，f＝被拍摄物体相对线阵3D相机的运动速度/所述相机所锁定的图像纵向精度；根据所述外触发控制信号，生成频率为f的第一触发信号和频率为2f的第二触发信号；根据所述第一触发信号以1/f为周期触发结构激光器向所述被拍摄物体投射递增光栅条纹光，根据所述第二触发信号以1/2f为周期触发所述相机采集所述被拍摄物体；输出有栅格纹理图像和无栅格纹理图像交替排列的原始图像。2.根据权利要求1所述的用于线阵双目3D成像的主动纹理方法，其特征在于，输出有栅格纹理图像和无栅格纹理图像交替排列的原始图像之后，还包括：将所述原始图像发送给图像处理模块；所述图像处理模块对所述原始图像进行图形处理，输出有栅格条纹的完整图像和无栅格条纹的完整图像。3.根据权利要求1所述的用于线阵双目3D成像的主动纹理方法，其特征在于，接收频率为2f的外触发控制信号之前，还包括：获取被拍摄物体的运动速度；根据所述运动速度确定所述外触发控制信号的触发频率为2f。4.根据权利要求1所述的用于线阵双目3D成像的主动纹理方法，其特征在于，生成频率为f的第一触发信号和频率为2f第二触发信号，包括：生成所述第二触发信号相对于生成所述第一触发信号有一定的延迟时间，所述延迟时间小于1/4f。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文佳，杨艺，刘飞，张勇，
申请(专利权)人：凌云光技术集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11