一种二维和三维图像的同步采集装置及采集方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种二维和三维图像的同步采集装置及采集方法，采集装置包括用于获取待测工件的白天帧和黑夜帧的扫描单元、以及用于处理白天帧和黑夜帧并生成待测工件的二维纹理图和三维点云图的计算单元，扫描单元与计算单元通信连接，计算单元还用于控制扫描单元的工作状态；二维纹理图根据白天帧之间的位移量信息进行图像拼接得到，三维点云图根据黑夜帧之间的位移量信息进行图像拼接得到，二维纹理图与三维点云图之间存在坐标对应关系。本发明专利技术提供了一种二维和三维图像的同步采集装置及采集方法，可以实现对待测工件的二维纹理图和三维点云图的同步采集，而且，三维点云图能够与二维纹理图的xy坐标精确对应上，使得采集测量的结果更加精确。

A synchronous acquisition device and acquisition method for two and three dimensional images

The invention provides a synchronization device and method for collecting a two-dimensional and three-dimensional image acquisition device, including scanning unit for obtaining the day, frame piece to be measured and the night frame and process for calculating the unit during the day and night frame frame and a 2D texture map generation piece to be measured and the three-dimensional point cloud, the scanning unit connection communication and computing unit, calculation unit is also used to control the working state of the scanning unit; 2D texture map image stitching is obtained according to the displacement information during the day between the frames, 3D point cloud image mosaic is obtained according to the displacement information of the night between the frames, existing coordinate correspondence between 2D texture map and 3D point cloud. The invention provides a synchronization device and method for collecting a two-dimensional and three-dimensional image, can realize the synchronous acquisition, with 2D texture map and 3D point cloud workpiece and 3D point cloud can accurately correspond to the XY coordinates and the 2D texture maps, make the acquisition more accurate results.

【技术实现步骤摘要】
一种二维和三维图像的同步采集装置及采集方法
本专利技术属于图像采集领域，涉及一种二维和三维图像的同步采集装置及采集方法。
技术介绍
基于结构光的三维扫描技术是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对工件空间外形和结构进行扫描，以获得工件表面的空间形态信息。其中，在线高速扫描往往采用单相机配合结构光发射器的构造，因其结构简单、测量速度快而被普遍采用，其原理在于，使用结构光发射器将图样投影到被扫描工件表面后，使用相机获取因被扫描工件表面的凹凸而造成图样形变的被投影图样，从而获取出被扫描工件的表面形态信息。上述单相机配合结构光发射器的结构，通过对被扫描工件的连续投影扫描，计算生成工件的完整三维点云信息。然而，这种方法存在如下不足：首先，该方法仅能获得工件的三维点云信息，即工件的三维轮廓信息，不能获取工件的表面纹理信息；其次，在测试过程中，工件的三维点云信息的XY坐标和工件二维纹理图的XY坐标无法准确对应，从而影响测量特定区域时的区域定位精度，进而影响测量结果。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于，提供一种二维和三维图像的同步采集装置及采集方法，旨在解决现有技术中无法对工件的二维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维和三维图像的同步采集装置，其特征在于，包括用于获取待测工件的多幅白天帧和多幅黑夜帧的扫描单元、以及用于处理多幅所述白天帧和多幅所述黑夜帧并生成待测工件的二维纹理图和三维点云图的计算单元，所述扫描单元与所述计算单元通信连接，所述计算单元还用于控制所述扫描单元的工作状态；其中，所述白天帧在光源照射下拍摄得到，所述黑夜帧在结构光扫描的环境下拍摄得到，所述扫描单元每获取N个黑夜帧后，获取一个白天帧，N≥1；将拍摄相邻黑夜帧和黑夜帧或相邻黑夜帧和白天帧时所述待测工件的位移量信息定义为帧间位移量信息；所述二维纹理图通过所述计算单元根据所述帧间位移量信息对多幅所述白天帧进行图像拼接得到；所述三维点云...

【技术特征摘要】
1.一种二维和三维图像的同步采集装置，其特征在于，包括用于获取待测工件的多幅白天帧和多幅黑夜帧的扫描单元、以及用于处理多幅所述白天帧和多幅所述黑夜帧并生成待测工件的二维纹理图和三维点云图的计算单元，所述扫描单元与所述计算单元通信连接，所述计算单元还用于控制所述扫描单元的工作状态；其中，所述白天帧在光源照射下拍摄得到，所述黑夜帧在结构光扫描的环境下拍摄得到，所述扫描单元每获取N个黑夜帧后，获取一个白天帧，N≥1；将拍摄相邻黑夜帧和黑夜帧或相邻黑夜帧和白天帧时所述待测工件的位移量信息定义为帧间位移量信息；所述二维纹理图通过所述计算单元根据所述帧间位移量信息对多幅所述白天帧进行图像拼接得到；所述三维点云图通过所述计算单元根据所述帧间位移量信息对多幅所述黑夜帧进行图像拼接得到；所述三维点云图的xy坐标与所述二维纹理图的xy坐标之间存在映射关系，所述映射关系根据多幅所述白天帧、多幅所述黑夜帧以及所述帧间位移量信息得到。2.根据权利要求1所述的一种二维和三维图像的同步采集装置，其特征在于，所述扫描单元包括：用于对待测工件进行拍照的相机、光源、结构光发射器以及用于使所述待测工件与所述扫描单元发生相对运动的运动机构；所述相机、所述光源以及所述结构光发射器均与所述计算单元通信连接；所述运动机构上设有一用于测定所述运动机构运动状态获取运动参数的传感器，所述传感器与所述计算单元通信连接，所述传感器用于根据所述运动参数生成一触发信号并传递给所述计算单元；所述计算单元还用于根据所述触发信号生成一控制信号，并根据所述控制信号控制所述相机、所述光源以及所述结构光发射器的工作状态。3.根据权利要求2所述的一种二维三维图像的同步采集装置，其特征在于，所述传感器用于根据待测工件的尺寸预设触发步长，并根据所述运动参数和所述触发步长生成所述触发信号；所述计算单元用于根据待测工件的尺寸预设所述白天帧和所述黑夜帧的比例，并根据所述触发信号和所述白天帧和所述黑夜帧的比例生成所述控制信号，所述帧间位移量信息根据所述触发步长得到。4.根据权利要求3所述的一种二维三维图像的同步采集装置，其特征在于，所述控制信号包括开启白天帧模式或开启黑夜帧模式，当所述控制信号为开启白天帧模式时，所述计算单元控制所述光源开启、控制所述结构光发射器关闭、并控制所述相机拍照；当所述控制信号为开启黑夜帧模式时，所述计算单元控制所述光源关闭、控制所述结构光发射器开启、并控制所述相机拍照。5.根据权利要求3所述的一种二维三维图像的同...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋洋，加藤芳彦，徐敏浩，
申请(专利权)人：上海弼智仿生高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31