一种自适应3D测量及信息获取装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种自适应3D测量装置及相关装置，其中，测量装置包括图像采集装置，用于通过其与目标物相对运动采集目标物一组图像；自适应单元，用于在所述相对运动过程中根据图像采集装置与目标物的距离对图像采集装置进行调整，使其获得目标物的清晰图像；处理单元，用于根据所述一组图像中的多个图像得到目标物的3D信息；测量单元，用于根据标定的尺寸和目标物3D信息测量目标物的几何尺寸。首次在3D测量领域提出了采用移动相机、重新变焦、自动对焦的解决方案，克服了现有技术中一次对焦导致的3D合成效果不佳的问题。

An Adaptive Device for 3D Measurement and Information Acquisition

The invention provides an adaptive 3D measuring device and related devices, in which the measuring device includes an image acquisition device for acquiring a group of images of the object through its relative motion with the object, and an adaptive unit for adjusting the image acquisition device according to the distance between the image acquisition device and the object in the relative motion process so as to obtain the clarity of the object. An image; a processing unit for obtaining 3D information of the object from multiple images in the set of images; and a measuring unit for measuring the geometric size of the object according to the calibrated size and 3D information of the object. For the first time in the field of 3D measurement, the solution of using mobile camera, re-zooming and auto-focusing is proposed, which overcomes the problem of poor 3D synthesis effect caused by one-time focusing in the existing technology.

【技术实现步骤摘要】
一种自适应3D测量及信息获取装置
本专利技术涉及物体3D测量
，特别涉及利用图像进行目标物3D采集和长度等几何尺寸测量

技术介绍
目前3D采集/测量设备主要针对某一特定物，在物体确定后，相机通过围绕物体转动采集物体多张照片，从而合成物体的3D图像，并利用3D点云数据进行物体长度、轮廓等测量。然而，在这种设备中并没有考虑物体轮廓的凹凸可能带来的相机对焦不准，从而导致3D图像无法合成、3D测量不准确的问题。由于现有设备在测量/采集前需要用相机对物体进行对焦，在整个转动过程中全部以该焦距进行拍摄，因此如果物体是标准的圆柱体，且相机围绕圆柱体圆心转动，那么这种拍摄是可取的。然而如果开始对焦的位置，物体正对相机的区域距离相机距离为H，而在转动过程中，物体正对相机的区域距离相机距离为h(x)，其中x为相机位置。由于物体轮廓并不是圆形，或者由于相机旋转中心很难完全与物体中心重合，那么h(x)难以完全等于H，这样会造成在转动过程中难以对焦准确，从而造成3D图像无法合成，或是合成有较大误差，导致3D测量不准确。该技术问题未曾被现有技术提及主要原因是通常方式能够合成用于展示的3D模型，但其精度难以用于测量。也就是说，上述使用上局限阻碍了该技术问题的发现，还未有人提及物体不规则轮廓可能造成的3D合成效果及测量精度的问题。更没有试图解决该技术问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的自适应3D测量及信息获取装置。本专利技术提出了一种自适应3D测量装置，包括图像采集装置，用于通过其与目标物相对运动采集目标物一组图像；自适应单元，用于在所述相对运动过程中根据图像采集装置与目标物的距离对图像采集装置进行调整，使其获得目标物的清晰图像；处理单元，用于根据所述一组图像中的多个图像得到目标物的3D信息；测量单元，用于根据标定的尺寸和目标物3D信息测量目标物的几何尺寸。本专利技术还提出了一种自适应3D信息获取装置，包括图像采集装置，用于通过其与目标物相对运动采集目标物一组图像；自适应单元，用于在所述相对运动过程中根据图像采集装置与目标物的距离对图像采集装置进行调整，使其获得目标物的清晰图像；处理单元，用于根据所述一组图像中的多个图像得到目标物的3D信息。可选的，所述自适应单元为驱动图像采集装置运动的驱动装置。可选的，所述驱动装置驱动图像采集装置使得在所述相对运动过程中图像采集装置与目标物距离不变。可选的，所述驱动装置为位移装置、旋转装置中的一种或多种组合。可选的，所述自适应单元为能够在所述相对运动过程中实时调整光路的光学调整装置。可选的，所述光学调整装置为能够在所述相对运动过程中实时变焦的自动变焦装置。可选的，还包括能够实时对焦的自动对焦装置。可选的，还包括测距装置。可选的，所述相对运动过程中，图像采集装置采集图像时的相邻两个位置至少满足如下条件：H*(1-cosb)＝L*sin2b；a＝m*b；0<m<0.8其中L为图像采集装置到目标物的距离，H为采集到的图像中目标物实际尺寸，a为相邻两个位置图像采集装置光轴夹角，m为系数。可选的，所述相对运动过程中，图像采集装置采集图像时的相邻三个位置满足在对应位置上采集的三个图像至少均存在表示目标物同一区域的部分。本专利技术还提出了一种3D信息比对装置，包括所述任意一项所述的自适应3D信息获取装置。本专利技术还提出了一种目标物的配套物生成装置，利用所述任意一项所述的自适应3D信息获取装置获得的目标物的至少一个区域的3D信息生成与目标物相应区域相配合的配套物。本专利技术还提供了一种自适应3D信息获取方法，使用上述任意一项装置获取目标物的3D信息。专利技术点及技术效果1、首次注意到并提出对于轮廓不规则的物体，在相机相对运动过程中仅利用单一焦距进行拍照会影响3D合成效果及测量、比对精度。2、为克服物体不规则轮廓导致的距离相机距离不规则变化导致对焦不准的问题，提出了采用移动相机、重新变焦、自动对焦的解决方案，在3D采集及测量领域首次被提出。3、首次提出在相机移动过程中进行实时对焦。克服了现有技术中一次对焦导致的3D合成效果不佳的问题。同时为了配合实时对焦，相机转动方式进行了优化：在适宜拍照的角度停止等待对焦，拍摄完毕后再进行转动。4、采用优化的对焦策略，保证了对焦速度，防止由于实时对焦带来的采集速度降低，测量时间延长的问题。这与现有的对焦策略均不相同，现有对焦策略对对焦的实时性要求并不高。5、现有技术对于合成效果的提升主要通过硬件升级和严格标定，现有技术中没有任何启示能够通过化相机拍照时的角度位置来保证3D合成的效果和稳定性，更没有具体优化的条件。本专利技术首次提出了优化相机拍照时的角度位置来保证3D合成的效果和稳定性，并且通过反复试验，提出了相机位置需要满足的最佳经验条件，大大提高了3D合成的效果和合成图像稳定性。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了根据本专利技术一实施例的3D测量装置/3D信息获取装置的示意图；附图标记说明：轨道101，图像采集装置201，处理单元100，旋转装置102，位移装置202。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例1为解决上述技术问题，本专利技术的一实施例提供了一种自适应3D信息获取/测量装置。如图1所示，具体包括：轨道101，图像采集装置201，处理单元100，旋转装置102，位移装置202。图像采集装置201安装在位移装置202上，位移装置202安装在旋转装置102上，旋转装置102可以沿轨道101移动，从而带动图像采集装置201围绕目标物体转动。其中图像采集装置201可以为相机、摄像机、CCD、CMOS，其可根据需要搭配各种镜头，例如红外镜头、可见光镜头、远焦镜头、广角镜头、微距镜头等。以图像采集装置为相机为例举例说明：由于相机拍摄照片清晰是要求物体对焦准确，但传统技术中对焦仅在转动开始时进行，那么如果开始对焦的位置，物体正对相机的区域距离相机距离为H，而在转动过程中，物体正对相机的区域距离相机距离为h(x)，其中x为相机位置。由于物体轮廓并不是圆形，或者由于相机旋转中心很难完全与物体中心重合，那么h(x)难以完全等于H，这样会造成在转动过程中难以对焦准确，从而造成3D图像无法合成，或是合成有较大误差，导致3D测量不准确。因此，位移装置202可以在图像采集装置201的径向上移动图像采集装置201，使得图像采集装置201可以靠近或远离目标物体，从而保证在整个转动过程中，图像采集装置201一直对焦准确，即通过位移装置202驱动图像采集装置201使得在相对运动过程中图像采集装置201与目标物距离保持不变。这样即使对于镜头为定焦镜头的图像采集装置201而言，也可以在整个转动过程中保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应3D测量装置，其特征在于：包括图像采集装置，用于通过其与目标物相对运动采集目标物一组图像；自适应单元，用于在所述相对运动过程中根据图像采集装置与目标物的距离对图像采集装置进行调整，使其获得目标物的清晰图像；处理单元，用于根据所述一组图像中的多个图像得到目标物的3D信息；测量单元，用于根据标定的尺寸和目标物3D信息测量目标物的几何尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种自适应3D测量装置，其特征在于：包括图像采集装置，用于通过其与目标物相对运动采集目标物一组图像；自适应单元，用于在所述相对运动过程中根据图像采集装置与目标物的距离对图像采集装置进行调整，使其获得目标物的清晰图像；处理单元，用于根据所述一组图像中的多个图像得到目标物的3D信息；测量单元，用于根据标定的尺寸和目标物3D信息测量目标物的几何尺寸。2.一种自适应3D信息获取装置，其特征在于：包括图像采集装置，用于通过其与目标物相对运动采集目标物一组图像；自适应单元，用于在所述相对运动过程中根据图像采集装置与目标物的距离对图像采集装置进行调整，使其获得目标物的清晰图像；处理单元，用于根据所述一组图像中的多个图像得到目标物的3D信息。3.如权利要求2所述的自适应3D信息获取装置，其特征在于：所述自适应单元为驱动图像采集装置运动的驱动装置。4.如权利要求2所述的自适应3D信息获取装置，其特征在于：所述驱动装置驱动图像采集装置使得在所述相对运动过程中图像采集装置与目标物距离不变。5.如权利要求3或4所述的自适应3D信息获取装置，其特征在于：所述驱动装置为位移装置、旋转装置中的一种或多种组合。6.如权利要求2所述的自适应3D信息获取装置，其特征在于：所述自适应单元为能够在所述相对运动过程中实时调整光路的光学调整装置。7.如权利要求6所述的自适应3D信息获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：左忠斌，左达宇，
申请(专利权)人：天目爱视北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11