一种用于光度立体成像的水陆两用手持式三维重建装置制造方法及图纸

一种用于光度立体成像的水陆两用手持式三维重建装置，它包括一个相隔120度的三个伸缩臂式的整体框架和一个可拆卸的底座，水密平行光源和高清水密相机通过标有精确长度的伸缩臂和标有精确角度的旋转臂进行连接，把手的一端固定在上伸缩臂的固定端，另一端固定在安置臂上，安置臂中部安装有水密激光器，当设备不用时可通过安置臂将设备插入底座。本实用新型专利技术针对常见的光度立体三维重建装置重量比较大，光源位置和相机位置的距离已经固定，存在重建精度不足或重建不完全和不能进行水下数据获取的问题。设计了一种轻量化，可调节化的水陆两用手持式三维重建装置，可以实现光度立体三维重建的高可用性，高可靠性，高精确性和高轻便性。

A Handheld 3D Reconstruction Device for Photometric Stereo Imaging

An amphibious hand-held three-dimensional reconstruction device for photometric stereo imaging consists of a 120-degree-apart three telescopic boom frame and a removable base. The water-tight parallel light source and the high-definition water-tight camera are connected by a telescopic arm marked with precise length and a rotating arm marked with precise angle. One end of the hand is fixed at the fixed end of the upper telescopic arm, and the other is fixed at the fixed end of the telescopic arm. The end is fixed on the installation arm, and a water-tight laser is installed in the middle of the installation arm. When the equipment is not used, the device can be inserted into the base by the installation arm. The utility model aims at the problems of large weight of common photometric stereo three-dimensional reconstruction device, fixed distance between light source position and camera position, insufficient reconstruction accuracy, incomplete reconstruction and inability to acquire underwater data. A lightweight and adjustable hand-held three-dimensional reconstruction device for both land and water is designed, which can realize high availability, high reliability, high accuracy and high portability of photometric three-dimensional reconstruction.

【技术实现步骤摘要】
一种用于光度立体成像的水陆两用手持式三维重建装置
本技术涉及高精度三维重建领域，具体涉及一种用于光度立体成像的水陆两用手持式三维重建装置。
技术介绍
光度立体法三维重建是目前利用平行光源进行三维重建最主要的方法，平行光源相对于待测物体的相对角度和高度对物体高精度三维重建有着至关重要的作用，是保证重建高精度的必然要求。常见的光度立体三维重建装置存在许多问题，首先其重量比较大，在数据获取过程中需要多人协作才能进行移动；其次平行光源位置和相机位置的距离已经固定，当待测物体较小或较大时就会存在重建精度不足或重建不完全的问题；最后其不能入水进行水下待测物体数据的获取。因此要在减少人力和物力的情况下达到多尺度高精度三维重建，就必须采用一种用于光度立体成像的水陆两用手持式三维重建装置，目前还没有此类装置。
技术实现思路
本技术为了弥补现有用于光度立体三维重建设备的缺陷，提供了一种克服传统设备的不足，可实现光度立体三维重建的高可用性，高可靠性，高精确性和高轻便性的一种用于光度立体技术的水陆两用手持式三维重建装置。一种用于光度立体成像的水陆两用手持式三维重建装置，其特征是包括一个位于安置臂上的高清水密相机，有三个彼此相隔120度的伸缩臂安装在高清水密相机的外周，三伸缩臂均带有刻度，且三伸缩臂的末端设有带刻度的旋转臂，三个旋转臂的末端分别设有水密平行光源，且安置臂上设有把手；安置臂中部安装有角度可调的水密激光器。该装置还包括一个可拆卸的底座，当装置不用时可以插入底座。所述的三个伸缩臂包括焊接在高清水密相机上方的上伸缩臂，焊接在高清水密相机左下方的左伸缩臂和焊接在高清水密相机右下方的右伸缩臂，上伸缩臂、左伸缩臂和右伸缩臂与高清水密相机光轴的夹角均为75度。所述伸缩臂上设有精确到毫米的长度刻度。所述旋转臂上设有精确到一度的刻度。本技术的有益效果是：本技术针对现有光度立体三维重建的设备笨重，移动困难；角度和距离不可调节，测量范围有限；设备占地面积大，放置困难；不能入水进行水下物体数据获取的问题，采用新型材料以减轻设备重量；采用伸缩臂和旋转臂相结合的方式以扩大测量范围；采用添加安置臂将设备插入可拆卸底座以减小设备占用的空间；采用高清水密相机，水密光源和水密激光器相结合的方法实现水下数据的获取。附图说明图1为本技术的总体结构示意图；图2为本技术的正视结构示意图；图3为本技术的侧视结构示意图；图4为本技术的俯视结构示意图；图5为本技术的光路示意图。其中，1上伸缩臂，2左伸缩臂，3右伸缩臂，4旋转臂，5水密激光器，6底座，7高清水密相机，8水密平行光源，9安置臂，10把手。具体实施方式附图为本技术的具体实施例，如图1至图5所示，一种用于光度立体成像的水陆两用手持式三维重建装置，其特征是包括一个位于安置臂9上的高清水密相机7，有三个彼此相隔120度的伸缩臂安装在高清水密相机7的外周，三伸缩臂均带有刻度，且三伸缩臂的末端设有带刻度的旋转臂，三个旋转臂的末端分别设有水密平行光源8，且安置臂9上设有把手10；安置臂9中部安装有角度可调的水密激光器5。该装置还包括一个可拆卸的底座6，当装置不用时可以插入底座6。所述的三个伸缩臂包括焊接在高清水密相机7上方的上伸缩臂1，焊接在高清水密相机7左下方的左伸缩臂2和焊接在高清水密相机7右下方的右伸缩臂3，上伸缩臂1、左伸缩臂2和右伸缩臂3与高清水密相机7光轴的夹角均为75度。所述伸缩臂上设有精确到毫米的长度刻度。所述旋转臂6上设有精确到一度的刻度。实施例本技术一种用于光度立体成像的水陆两用手持式三维重建装置包括一个相隔120度的三个伸缩臂式的整体框架和一个可拆卸的底座。上伸缩臂（1），左伸缩臂（2）和右伸缩臂（3）的规格参数完全一致，三个伸缩臂焊接在一起的一端为固定端，固定端的长度为定值200mm，以投影相隔120度且与高清水密相机（7）光轴的夹角为75度的方式焊接在一起。高清水密相机（7）安装在伸缩臂固定端的交点。伸缩臂另一端为伸长端，每个伸长端上标有精确到毫米的长度信息，保证长度调节后每个伸长端端点与高清水密相机（7）中心位置的距离是完全一致的，从而保证每个水密平行光源（8）与高清水密相机中心（7）位置的距离也是完全一致的。水密平行光源（8）通过旋转臂（4）分别固定在伸缩臂（1），（2），（3）的伸长端，旋转臂上标有精确到一度的度数，调整后可从旋转臂上直接读出水密平行光源的角度，避免因使用量角器估值造成误差而影响高精度三维重建的结果。把手（10）的一端固定在上伸缩臂（1）的固定端，另一端固定在安置臂（9）上部200mm处，安置臂（9）长度为300mm，在安置臂150mm处安装上有水密线性激光器（5），可以随时进行平面标定。安置臂（9）可以插入底座（6），当装置不用时可以通过安置臂（9）插入可拆卸底座（6），减小设备占用的空间。装置的具体操作流程为：首先打开水密线性激光器（5）和高清水密相机（7），将棋盘格式标定板放在高清水密相机（7）的前方合适距离，调整水密线性激光器（5）的角度，使其打在标定板的激光线位于高清水密相机（7）获取图像的中间位置，随意摆动标定板，获取多张图像，用于对高清水密相机（7）参数的标定。在空气中或水中进行标定完成后，就可以对空气中或水中的待测物体进行光度立体的三维重建。通过把手将装置从底座（6）上提起，根据待测物体的大小调整伸缩臂（1），伸缩臂（2）和伸缩臂（3）的长度，通过伸缩臂上精确的长度信息使三个伸缩臂的长度一致。调整旋转臂（4）使三个旋转臂的角度相同，保证三个水密平行光源（8）的光在待测物体平面上交汇成一个圆形区域，其区域的面积大于待测物体。关闭所有水密平行光源（8），打开水密线性激光（5）和高清水密相机（7），拍摄线性激光打在待测物体上的图像，获取待测物体的初始深度信息。关闭水密线性激光（5），在左伸缩臂（2）上的水密平行光源（8）和右伸缩臂（3）上的水密平行光源（8）关闭的情况下，打开在上伸缩臂（1）上的水密平行光源（8），拍摄图像。关闭在上伸缩臂（1）上的水密平行光源（8），右伸缩臂（3）上的水密平行光源（8）保持关闭，打开在左伸缩臂（2）上的水密平行光源（8），拍摄图像。关闭在左伸缩臂（2）上的水密平行光源（8），上伸缩臂（1）上的水密平行光源（8）保持关闭，打开在右伸缩臂（3）上的水密平行光源（8），拍摄图像。根据需要可以对待测物体进行多个方位的数据获取，数据获取结束后，关闭所有水密平行光源（8），关闭高清水密相机（7），将装置放回底座（6）。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光度立体成像的水陆两用手持式三维重建装置，其特征是包括一个位于安置臂（9）上的高清水密相机（7），有三个彼此相隔120度的伸缩臂安装在高清水密相机（7）的外周，三伸缩臂均带有刻度，且三伸缩臂的末端设有带刻度的旋转臂，三个旋转臂的末端分别设有水密平行光源（8），且安置臂（9）上设有把手（10）；安置臂（9）中部安装有角度可调的水密激光器（5）。

【技术特征摘要】
1.一种用于光度立体成像的水陆两用手持式三维重建装置，其特征是包括一个位于安置臂（9）上的高清水密相机（7），有三个彼此相隔120度的伸缩臂安装在高清水密相机（7）的外周，三伸缩臂均带有刻度，且三伸缩臂的末端设有带刻度的旋转臂，三个旋转臂的末端分别设有水密平行光源（8），且安置臂（9）上设有把手（10）；安置臂（9）中部安装有角度可调的水密激光器（5）。2.如权利要求1所述的用于光度立体成像的水陆两用手持式三维重建装置，其特征是该装置还包括一个可拆卸的底座（6），当装置不用时可以插入底座（6）。3.如权利要求1所述的用于光...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨扬，朱洪宝，陈怡君，董军宇，
申请(专利权)人：中国海洋大学，青岛镇兴翔电子工程有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37