一种移动物体之间的三维匹配设备及方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种实现运动物体之间3D匹配的装置及方法，包括目标物3D信息采集装置和第一处理器；目标物3D信息采集装置用于在待匹配物体运动时，不断对待匹配物体进行扫描，在多个时刻分别获得多张能够合成三维模型的图像；第一处理器，用于将至少两个待匹配物体在同一时刻的三维模型进行匹配。首次提出通过简单结构的视觉三维采集装置，实现物体的三维模型构建，从而能够实现物体间的相互匹配，且采集速度快、精度高。精度高。精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种移动物体之间的三维匹配设备及方法


[0001]本专利技术涉及形貌测量
，特别涉及3D形貌测量


技术介绍

[0002]目前在很多场景都需要进行物体与物体的匹配，例如利用直升机海上救援，需要直升机与水面小船之间相互对准；或两个货车需要接力搬运货物等。即对于两个同时在进行不同运动的物体而言，它们相互之间是运动的，这样如果要进行对准、对接、插入等动作时，均需要两者的清晰图像才能进一步操作。在现有技术中，均是采用二维图像进行的，这带来较大误差。当然现有技术中也有使用二维图像和测距仪的结合，但会造成设备复杂、成本高、运算困难的问题。因此目前急需一种通过简单结构进行三维采集，从而实现物体间快速、准确匹配的装置及方法。
[0003]另外，在进行3D信息采集时，目前常用的方法包括使用机器视觉的方式和结构光、激光测距、激光雷达的方式。结构光、激光测距、激光雷达的方式均需要主动光源发射到目标物上，在某些情况下会对目标物造成影响，且光源成本较高。并且光源结构比较精密，易于损坏。而机器视觉的方式是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，成本低、易使用。其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，都需要将相机的采集位置围绕目标物设置(简称环绕式)，但这种方式需要较大空间为图像采集装置设置采集位置。适用场景受到极大限制。
[0004]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这在环绕式3D采集中是可行的，可以事先测量目标物尺寸。但在开放式的空间中则难以事先测量目标物，例如需要采集获得街道、交通路口、楼群、隧道、车流等的3D信息(不限于此)。这使得这种方法难以奏效。即使是固定的较小的目标物，例如家具、人身体部分等虽然可以事先测量其尺寸，但这种方法依然受到较大限制：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。
[0005]现有技术虽然也有对于环绕式采集设备优化的方法，但当3D采集合成设备的相机的采集方向与其旋转轴方向相互背离的情况时，现有技术就没有更佳的优化方法。
[0006]因此，还急需一种能够精确、高效、适用场景广泛的采集空间3D信息，并将其与物体3D信息进行匹配优化，从而指导物体与空间的匹配动作的技术。

技术实现思路

[0007]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一种实现运动物体之间3D匹配的装置及方法。
[0008]本专利技术实施例提供了一种实现运动物体之间3D匹配的装置及方法，包括目标物3D信息采集装置和第一处理器；
[0009]目标物3D信息采集装置用于在待匹配物体运动时，不断对待匹配物体进行扫描，在多个时刻分别获得多张能够合成三维模型的图像；
[0010]第一处理器，用于将至少两个待匹配物体在同一时刻的三维模型进行匹配。
[0011]在可选的实施例中，第一处理器还用于合成待匹配物体三维模型。
[0012]在可选的实施例中，还包括第二处理器，位于目标物3D信息采集装置，用于合成与其相对的待匹配物体的三维模型；
[0013]在可选的实施例中，目标物3D信息采集装置在任意时刻采集待匹配物体的上述图像时，均将图像打上时间戳。
[0014]在可选的实施例中，空间3D信息采集装置包括图像采集装置、旋转装置；
[0015]其中图像采集装置与旋转装置连接，由旋转装置带动其旋转；
[0016]图像采集装置在相邻的两个采集位置的光轴的夹角α满足如下条件：
[0017][0018]其中，R为旋转中心到目标物表面的距离，T为采集时物距与像距的和，d为图像采集装置的感光元件的长度或宽度，F为图像采集装置的镜头焦距，u为经验系数。
[0019]在可选的实施例中，u<0.498，为了更佳的合成效果，优选u<0.411，特别是优选u<0.359，在一些应用场合下u<0.281，或u<0.169，或u<0.041，或u<0.028。
[0020]在可选的实施例中，图像采集装置的光学采集口均背向旋转轴方向。
[0021]在可选的实施例中，目标物3D信息采集装置设置于待匹配物体上。
[0022]在可选的实施例中，目标物3D信息采集装置与待匹配物体分离设置。
[0023]在可选的实施例中，匹配完成后，处理器将匹配结果输出至显示装置、打印装置、和/或动作执行装置。
[0024]专利技术点及技术效果
[0025]1、首次提出通过简单结构的视觉三维采集装置，实现物体的三维模型构建，从而能够实现物体间的相互匹配，且采集速度快、精度高。
[0026]2、首次提出通过测量旋转中心与目标物距离、图像传感元件与目标物距离的方式优化相机采集位置，从而兼顾3D构建的速度和效果。
[0027]3、通过自转式采集设备，使得能够对于物体进行快速扫描，且不受场合限制，使得物体间的匹配更容易实现。
[0028]4、通过灵活设置采集设备的位置(设于目标物外或目标物上)，可适用于不同场合。
附图说明
[0029]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：
[0030]图1示出了本专利技术实施例提供的3D信息采集装置的一种实现方式的结构示意图；
[0031]图2示出了本专利技术实施例提供的3D信息采集装置的另一种实现方式的结构示意图。
[0032]图3示出了本专利技术实施例提供的3D信息采集装置的第三种实现方式的结构示意图。
[0033]图4示出了本专利技术实施例提供的3D信息采集装置的第四种实现方式的结构示意图。
[0034]图5示出了本专利技术实施例提供的3D信息采集装置位于目标物体之外采集匹配的示意图。
[0035]图6示出了本专利技术实施例提供的3D信息采集装置位于目标物体之外采集匹配的另一示意图。
[0036]图7示出了本专利技术实施例提供的3D信息采集装置位于目标物体上采集匹配的示意图。
[0037]附图中的附图标记与各部件的对应关系如下：
[0038]1 图像采集装置；
[0039]2 旋转装置；
[0040]3 承载装置；
[0041]4 伸缩装置；
[0042]5 俯仰装置；
[0043]6 3D信息采集装置。
具体实施方式
[0044本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现运动物体之间3D匹配的装置及方法，其特征在于：包括目标物3D信息采集装置和第一处理器；目标物3D信息采集装置用于在待匹配物体运动时，不断对待匹配物体进行扫描，在多个时刻分别获得多张能够合成三维模型的图像；第一处理器，用于将至少两个待匹配物体在同一时刻的三维模型进行匹配。2.如权利要求1所述的装置及方法，其特征在于：第一处理器还用于合成待匹配物体三维模型。3.如权利要求1所述的装置及方法，其特征在于：还包括第二处理器，位于目标物3D信息采集装置，用于合成与其相对的待匹配物体的三维模型。4.如权利要求1所述的装置及方法，其特征在于：目标物3D信息采集装置在任意时刻采集待匹配物体的上述图像时，均将图像打上时间戳。5.如权利要求1所述的装置及方法，其特征在于：3D信息采集装置包括图像采集装置、旋转装置；其中图像采集装置与旋转装置连接，由旋转装置带动其旋转；图像采集装置在相邻的两个采集位置的光轴的夹角α满足如下条件：其中，R为旋转中...

【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：