一种高精度3D信息采集的设备及方法技术

本发明专利技术提供了一种高精度3D信息采集的设备，采集区域移动装置，用于驱动图像采集装置的采集区域与目标物产生相对运动；图像采集装置，用于通过上述相对运动采集目标物一组图像；在上述相对运动过程中，图像采集装置的采集位置符合预设条件。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 precision 3D information acquisition equipment and method

【技术实现步骤摘要】
一种高精度3D信息采集的设备及方法
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，无需过多测量，能够快速获得相机位置。
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采集设备。本专利技术提供了一种3D信息采集的设备，采集区域移动装置，用于驱动图像采集装置的采集区域与目标物产生相对运动；图像采集装置，用于通过上述相对运动采集目标物一组图像；在上述相对运动过程中，图像采集装置的采集位置符合如下条件：其中L为相邻两个采集位置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(CCD)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。本专利技术提供了一种3D信息采集方法，驱动图像采集装置的采集区域与目标物产生相对运动；通过上述相对运动采集目标物一组图像；在上述相对运动过程中，图像采集装置的采集位置符合如下条件：其中L为相邻两个采集位置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(CCD)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。本专利技术还提供了一种用于3D信息采集的装置或方法，具有多个图像采集装置，分别位于目标物的周围；多个图像采集装置分别从不同角度采集目标物一组图像；相邻两个图像采集装置的位置符合如下条件：其中L为相邻两个采集位置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(CCD)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。可选的，δ<0.410。可选的，δ<0.356。可选的，图像采集装置相对于目标物转动或平动。可选的，图像采集装置对面设置有背景板。可选的，还包括处理器，用于根据一组图像中的多个进行3D合成，生成目标物的3D模型。可选的，包括处理器设置在该设备中，或位于上位机，或位于远程服务器中。可选的，图像采集装置为可见光波段、红外光波段、和/或全波段。本专利技术还提供了一种使用上述装置或方法的3D合成装置或方法。本专利技术还提供了一种使用上述装置或方法的3D识别/比对装置或方法。本专利技术还提供了一种使用上述装置或方法的附属物制作方法或装置。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。3、提出了一种与上述采集方式相配合的3D合成算法，能够提高3D建模的速度和效果。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1中采集区域移动装置为旋转结构的示意图；图2为本专利技术实施例1中采集区域移动装置为旋转结构的另一种实现方式的示意图；图3为本专利技术实施例2中采集区域移动装置为平动结构的示意图；图4为本专利技术实施例3中采集区域移动装置为无规则运动结构的示意图；图5为本专利技术实施例4中多相机方式的示意图；附图标记与各部件的对应关系如下：1目标物，2载物台，3旋转装置，4图像采集装置，5直线轨道。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。为解决上述技术问题，本专利技术的一实施例提供了一种用于3D信息采集的图像采集设备，包括图像采集装置、旋转装置。图像采集装置用于通过图像采集装置的采集区域与目标物相对运动采集目标物一组图像；采集区域移动装置，用于驱动图像采集装置的采集区域与目标物产生相对运动。采集区域为图像采集装置的有效视场范围。实施例1：采集区域移动装置为旋转结构请参考图1，目标物1固定于载物台2上，旋转装置3驱动图像采集装置4围绕目标物1转动。旋转装置3可以通过旋转臂带动图像采集装置4围绕目标物1转动。当然这种转动并不一定是完整的圆周运动，可以根据采集需要只转动一定角度。并且这种转动也不一定必须为圆周运动，图像采集装置4的运动轨迹可以为其它曲线轨迹，只要保证相机从不同角度拍摄物体即可。旋转装置3也可以驱动图像采集装置自转，通过自转使得图像采集装置4能够从不同角度采集目标物图像。旋转装置3可以为悬臂、转台、轨道等多种形态，使得图像采集装置4能够产生运动即可。除了上述方式，在某些情况下也可以将相机固定，如图2，承载目标物1的载物台2转动，使得目标物1面向图像采集装置4的方向时刻变化，从而使得图像采集装置4能够从不同角度采集目标物1图像。但此时计算时，仍然可以按照转化为图像采集装置4运动的情况下来进行计算，从而使得运动符合相应经验公式(具体下面将详细阐述)。例如，载物台2转动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度3D信息采集的设备及方法，其特征在于：/n采集区域移动装置，用于驱动图像采集装置的采集区域与目标物产生相对运动；/n图像采集装置，用于通过上述相对运动采集目标物一组图像；/n在上述相对运动过程中，图像采集装置的采集位置符合如下条件：/n

【技术特征摘要】
1.一种高精度3D信息采集的设备及方法，其特征在于：
采集区域移动装置，用于驱动图像采集装置的采集区域与目标物产生相对运动；
图像采集装置，用于通过上述相对运动采集目标物一组图像；
在上述相对运动过程中，图像采集装置的采集位置符合如下条件：



δ<0.603
其中L为图像采集装置在相邻两个采集位置时光心的直线距离；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。


2.一种用于3D信息采集的设备或方法，其特征在于：
具有多个图像采集装置，分别位于目标物的周围；
多个图像采集装置分别从不同角度采集目标物一组图像；
相邻两个图像采集装置的位置符合如下条件：



δ<0.603
其中L为相邻两个采集位置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。


3.如权利...

【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