一种用于目标物3D信息高速采集测量设备制造技术

本发明专利技术的提供了一种用于目标物3D信息高速采集测量设备，包括图像采集装置、旋转装置和背景板，其中旋转装置用于驱动图像采集装置转动，并驱动背景板转动；背景板和图像采集装置在转动过程中保持相对设置，使得在采集时背景板成为图像采集装置所采集图像的背景图案；背景板要求满足预设条件。首次提出通过增加背景板随相机一起旋转的方式来同时提高合成速度和合成精度。通过优化背景板的尺寸，在降低旋转负担的同时，保证能够同时提高合成速度和合成精度。

A high speed acquisition and measurement equipment for 3D information of objects

【技术实现步骤摘要】
一种用于目标物3D信息高速采集测量设备
本专利技术涉及形貌测量
，特别涉及3D形貌测量

技术介绍
在进行3D测量时，需要首先采集3D信息。目前常用的方法包括使用机器视觉的方式，采集物体不同角度的图片，并将这些图片匹配拼接形成3D模型。在采集不同角度图片时，可以待测物不同角度设置多个相机，也可以通过单个或多个相机旋转从不同角度采集图片。但无论这两种方式哪一种，都涉及合成速度和合成精度的问题。而合成速度和合成精度在某种程度上是一对矛盾，合成速度的提高会导致最终3D合成精度下降；要提高3D合成精度则需要降低合成速度，通过更多的图片来合成。在现有技术中，为了同时提高合成速度和合成精度，通常通过优化算法的方法实现。并且本领域一直认为解决上述问题的途径在于算法的选择和更新，截止目前没有任何提出其他角度同时提高合成速度和合成精度的方法。然而，算法的优化目前已经达到瓶颈，在没有更优理论出现前，已经无法兼顾提高合成速度和合成的精度。在现有技术中，也曾提出使用包括旋转角度、目标物尺寸、物距的经验公式限定相机位置，从而兼顾合成速度和效果。然而在实际应用中发现：除非有精确量角装置，否则用户对角度并不敏感，难以准确确定角度；目标物尺寸难以准确确定，特别是某些应用场合目标物需要频繁更换，每次测量带来大量额外工作量，并且需要专业设备才能准确测量不规则目标物。测量的误差导致相机位置设定误差，从而会影响采集合成速度和效果；准确度和速度还需要进一步提高。因此，目前急需解决以下技术问题：①能够同时大幅度提高合成速度和合成精度；②方便操作，无需使用专业设备，无需复杂过多测量，能够快速优化相机位置。③装置结构简单，易于实现。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于目标物3D信息高速采集测量设备。本专利技术的一方面提供了一种3D信息采集测量设备及方法，包括图像采集装置、旋转装置和背景板，其中旋转装置用于驱动图像采集装置转动，并驱动背景板转动；背景板和图像采集装置在转动过程中保持相对设置，使得在采集时背景板成为图像采集装置所采集图像的背景图案；背景板满足：在垂直其被拍摄表面的方向进行投影，投影形状的水平方向上长度W1、投影形状的垂直方向上长度W2由下述条件决定：其中，d1为成像元件水平方向长度，d2为成像元件垂直方向长度，T为沿光轴方向图像采集装置传感元件到背景板的垂直距离，f为图像采集装置的焦距，A1、A2为经验系数；其中A1>1.04，A2>1.04。本专利技术还提供了一种标准3D信息采集和/或测量方法及设备，图像采集装置采集目标物时，相邻两个采集位置满足如下条件：L为在相邻两个采集位置时图像采集装置光心的直线距离；f为图像采集装置的焦距；d为图像采集装置感光元件的矩形长度或宽度；T为图像采集装置感光元件沿着光轴到目标物表面的距离；δ为调整系数；且δ<0.603。可选的，2>A1>1.1，2>A2>1.1。可选的，背景板和图像采集装置分别设置在旋转横梁的两端，旋转装置驱动旋转横梁转动。可选的，δ<0.410。可选的，δ<0.356。可选的，旋转装置位于固定横梁上，驱动旋转横梁转动。可选的，背景板为平板或曲面板。可选的，背景板主体为纯色或具有标记。可选的，背景板为一体成型或拼接板。本专利技术的另一方面提供了一种3D识别设备，使用如上述设备或方法提供的3D信息。本专利技术的第三方面提供了一种3D制造设备，使用如上述设备或方法提供的3D信息。专利技术点及技术效果1、首次提出通过增加背景板随相机一起旋转的方式来同时提高合成速度和合成精度。2、通过优化背景板的尺寸，在降低旋转负担的同时，保证能够同时提高合成速度和合成精度。3、通过优化相机采集图片的位置，保证能够同时提高合成速度和合成精度。且优化位置时，无需测量角度，无需测量目标尺寸，适用性更强。4、通过优化算法，保证能够同时提高合成速度和合成精度。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为本专利技术实施例提供的3D信息采集设备的前视图；图2为本专利技术实施例提供的3D信息采集设备的立体图；图3为本专利技术实施例提供的3D信息采集设备的另一立体图；附图标记与各部件的对应关系如下：1图像采集装置，2旋转装置，3背景板，4第一安装柱，5旋转横梁，6水平托，7第二安装柱。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。3D信息采集设备结构为解决上述技术问题，本专利技术的一实施例提供了一种3D信息采集设备，包括图像采集装置1、旋转装置2和背景板3。图像采集装置1用于采集目标物的图像，其可以为定焦相机，或变焦相机。特别是即可以为可见光相机，也可以为红外相机。当然，可以理解的是任何具有图像采集功能的装置均可以使用，并不构成对本专利技术的限定，例如可以为CCD、CMOS、相机、摄像机、工业相机、监视器、摄像头、手机、平板、笔记本、移动终端、可穿戴设备、智能眼镜、智能手表、智能手环以及带有图像采集功能所有设备。背景板3全部为纯色，或大部分(主体)为纯色。特别是可以为白色板或黑色板，具体颜色可以根据目标物主体颜色来选择。背景板3通常为平板，优选也可以为曲面板，例如凹面板、凸面板、球形板，甚至在某些应用场景下，可以为表面为波浪形的背景板；也可以为多种形状拼接板，例如可以用三段平面进行拼接，而整体呈现凹形，或用平面和曲面进行拼接等。除了背景板3表面的形状可以变化外，其边缘形状也可以根据需要选择。通常情况下为直线型，从而构成矩形板。但是在某些应用场合，其边缘可以为曲线。优选的，背景板3为曲面板，这样可以使得在获得最大背景范围的情况下，使得背景板3投影尺寸最小。这使得背景板在转动时需要的空间更小，有利于缩小设备体积，并且减少设备重量，避免转动惯性，从而更有利于控制转动。无论背景板3的表面形状和边缘形状如何，在垂直其被拍摄表面的方向进行投影，投影形状的水平方向上长度W1、投影形状的垂直方向上长度W2由下述条件决定：其中，d1为成像元件水平方向长度，d2为成像元件垂直方向长度，T为沿光轴方向图像采集装置传感元件到背景板的垂直距离，f为图像采集装置的焦距，A1、A2为经验系数。...

【技术保护点】
1.一种3D信息采集和/或测量设备及方法，其特征在于：包括图像采集装置、旋转装置和背景板，其中/n旋转装置用于驱动图像采集装置转动，并驱动背景板转动；/n背景板和图像采集装置在转动过程中保持相对设置，使得在采集时背景板成为图像采集装置所采集图像的背景图案；/n背景板满足：在垂直其被拍摄表面的方向进行投影，投影形状的水平方向上长度W

【技术特征摘要】
1.一种3D信息采集和/或测量设备及方法，其特征在于：包括图像采集装置、旋转装置和背景板，其中
旋转装置用于驱动图像采集装置转动，并驱动背景板转动；
背景板和图像采集装置在转动过程中保持相对设置，使得在采集时背景板成为图像采集装置所采集图像的背景图案；
背景板满足：在垂直其被拍摄表面的方向进行投影，投影形状的水平方向上长度W1、投影形状的垂直方向上长度W2由下述条件决定：






其中，d1为成像元件水平方向长度，d2为成像元件垂直方向长度，T为沿光轴方向图像采集装置传感元件到背景板的垂直距离，f为图像采集装置的焦距，A1、A2为经验系数；
其中A1>1.04，A2>1.04。


2.一种标准3D信息采集和/或测量方法及设备，其特征在于：图像采集装置采集目标物时，相邻两个采集位置满足如下条件：



L为在相邻两个采集位置时图像采集装置光心的直线距离；f为图像采集装置的焦距；d为图像采集装置感光元件的矩形长度或宽度；T为图像采集装置感光元件沿着光轴到目标物表面的距离；δ为调整系数；
且δ<0.603。


3.如权利要求1所述的设备及方法，其特征在于：2&...

【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