投影线对应的光平面识别装置、三维测量系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种投影线对应的光平面识别装置、三维测量系统及方法，所述装置与摄像装置相连，包括：交点提取模块，用于从摄像装置提供的实际网格图像中提取出各个光平面在待测物体表面形成的实际投影线和实际投影线相交形成的实际交点；交点筛选模块，用于计算每个实际交点与预先标定并储存的任意两个相交的光平面的目标交线的实际距离，对比实际距离与预定距离阈值，将所有的仅与一条目标交线的实际距离小于预定距离阈值的实际交点确定为已识别交点；投影线识别模块，用于将与已识别交点的实际距离小于预定阈值的目标交线所在的两个光平面与已识别交点所在的两条实际投影线一一识别对应。本实施例能准确识别出投影线所对应的光平面。投影线所对应的光平面。投影线所对应的光平面。

【技术实现步骤摘要】
投影线对应的光平面识别装置、三维测量系统及方法


[0001]本专利技术实施例涉及3D光学信息识别
，尤其涉及一种投影线对应的光平面识别装置、三维测量系统及方法。

技术介绍

[0002]通常的，结构光光源产生的一个光平面投射在平面物体上会在平面物体表面反射形成一条直线型的投影线，而投射在立体物体上则会反射出一条曲线型的投影线。
[0003]为了测量三维物体的三维信息，一种采用结构光光源的测量方法是采用结构光光源产生若干光平面投射在三维物体上以形成多条投影线，然后通过相应的摄像装置拍摄获得形成有投影线的三维物体的原始图像，从原始图像中提取出投影线后，需要将每条投影线与对应产生投影线的光平面一一对应，但是，曲面物体上的投影线呈现曲线形态，且可能会相互交错，这使得识别和判断存在较大的困难，而误判会造成三维数据很大的失真。
[0004]现有的一种投影线所对应的光平面的识别方法是通过增大各条投影线之间的距离，使得各条投影线无法交错，从而可根据投影线和光平面的排列顺序实现识别，但上述方法造成投影线之间的密度受限，为了提高采集密度，需要显著增加摄像装置的拍摄次数；另一种识别方法则是对投影线进行编码，使得投影线产生差异，再结合排列顺序以识别对应关系，编码方式主要包括图案编码和亮度编码，其中，图案编码是通过将三维物体的整个投影区域划分为不同的子区域，每个子区域内部具有编码结构，再根据排列顺序可识别找出每个子区域的对应关系，子区域内部的对应关系由编码结构识别，但是，由于要构造图案，并且保证图案在各类物体表面成像存在不变的特征，因此，识别精度和获取密度相对较差；而亮度编码则是通过调节光平面的投射能量，使得形成的投影线的亮度呈现规律性变化，从而确定每条投影线与光平面的对应关系，但是，不同的待测物体反射效果不同，明暗差异较小，无法准确区分，而且待测物体表面的材质同样会影响投影线的亮度，识别成功率相对较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例要解决的技术问题在于，提供一种投影线对应的光平面识别装置，能准确高效率的识别出投影线所对应的光平面。
[0006]本专利技术实施例进一步要解决的技术问题在于，提供一种三维测量系统，能准确高效率的识别出投影线所对应的光平面。
[0007]本专利技术实施例进一步要解决的技术问题在于，提供一种投影线对应的光平面识别方法，能准确高效率的识别出投影线所对应的光平面。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例首先提供以下技术方案：一种投影线对应的光平面识别装置，与摄像装置相连，所述摄像装置用于拍摄与所述摄像装置相对固定的结构光光源投射出的两组同组平行而不同组彼此相交的光平面照射在待测物体上所形成的投影线网格以获得实际网格图像，所述识别装置包括：
交点提取模块，与所述摄像装置相连，用于从所述摄像装置提供的实际网格图像中提取出各个光平面在待测物体表面形成的实际投影线和实际投影线相交形成的实际交点；交点筛选模块，与所述交点提取模块相连，用于计算每个所述实际交点与预先标定并储存的任意两个相交的光平面的目标交线的实际距离，对比所述实际距离与预定距离阈值，将所有的仅与一条所述目标交线的实际距离小于所述预定距离阈值的实际交点确定为已识别交点；以及投影线识别模块，与所述交点筛选模块相连，用于将与所述已识别交点的实际距离小于预定阈值的目标交线所在的两个光平面与所述已识别交点所在的两条实际投影线一一识别对应。
[0009]进一步的，所述交点筛选模块包括：坐标标定单元，用于预先标定出所述结构光光源的任意两个相交的光平面的目标交线在所述实际网格图像中的实际交线坐标；坐标存储单元，用于存储所述实际交线坐标；距离计算单元，用于根据每个所述实际交点在实际网格图像中的实际交点坐标和所述实际交线坐标计算每个实际交点与每条所述目标交线的实际距离；以及对比及数量判断模块，用于对比所述实际距离与预定距离阈值，判断与所述实际交点的实际距离小于预定距离阈值的目标交线的实际数量，将仅与一条所述目标交线的实际距离小于所述预定距离阈值的所有实际交点确定为已识别交点。
[0010]进一步的，所述交点筛选模块还用于将所有的与至少两条所述目标交线的实际距离小于所述预定距离阈值的实际交点确定为混淆点，所述装置还包括：交点变换模块，分别连接所述交点筛选模块和所述投影线识别模块，用于将与已确定出的已识别交点位于同一条实际投影线上的混淆点确定为已识别交点。
[0011]进一步的，所述装置还包括：位置校正模块，用于采用最短距离校正法校正所述已识别交点的实际交点坐标使所述已识别交点落在对应的所述目标交线上。
[0012]另一方面，为了解决上述进一步的技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：一种三维测量系统，包括：结构光光源，包括两组光平面，每组光平面均包括多个相互平行的光平面，每个光平面与至少一个不同组的光平面相交，所述结构光光源的各个光平面投射在待测物体上形成的实际投影线共同组成一个投影线网格；摄像装置，与所述结构光光源相对固定，用于拍摄所述投影线网格以获得实际网格图像；识别装置，所述识别装置为如上述任一项所述的基于结构光的投影线对应的光平面识别装置；以及三维计算装置，基于结构光光源的各个光平面与摄像装置的固定几何关系，计算得出所有已识别交点和实际投影线的三维坐标，构建待测物体的三维数据库。
[0013]再一方面，为了解决上述进一步的技术问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：一种投影线对应的光平面识别方法，包括以下步骤：
从摄像装置提供的实际网格图像中提取出实际投影线和实际投影线相交形成的实际交点，所述实际网格图像由所述摄像装置拍摄与所述摄像装置相对固定的结构光光源投射出的两组同组平行而不同组彼此相交的光平面照射在待测物体上所形成的投影线网格获得；计算每个所述实际交点与预先标定并储存的任意两个相交的光平面的目标交线的实际距离，对比所述实际距离与预定距离阈值，将所有的仅与一条所述目标交线的实际距离小于所述预定距离阈值的实际交点确定为已识别交点；以及将与所述已识别交点的实际距离小于预定阈值的目标交线所在的两个光平面与所述已识别交点所在的两条实际投影线一一识别对应。
[0014]进一步的，所述计算每个所述实际交点与预先标定并储存的任意两个相交的光平面的目标交线的实际距离，对比所述实际距离与预定距离阈值，将所有的仅与一条所述目标交线的实际距离小于所述预定距离阈值的实际交点确定为已识别交点具体包括：预先标定出所述结构光光源的任意两个相交的光平面的目标交线在所述实际网格图像中的实际交线坐标；存储所述实际交线坐标；根据每个所述实际交点在实际网格图像中的实际交点坐标和所述实际交线坐标计算每个实际交点与每条所述目标交线的实际距离；以及对比所述实际距离与预定距离阈值，判断与所述实际交点的实际距离小于预定距离阈值的目标交线的实际数量，将仅与一条所述目标交线的实际距离小于所述预定距离阈值的所有实际交点确定为已识别交点。
[0015]进一步的，所述方法还包括：将所有的与至少两条所述目标交线的实际距离小于所述预定距离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种投影线对应的光平面识别装置，与摄像装置相连，所述摄像装置用于拍摄与所述摄像装置相对固定的结构光光源投射出的两组同组平行而不同组彼此相交的光平面照射在待测物体上所形成的投影线网格以获得实际网格图像，其特征在于，所述识别装置包括：交点提取模块，与所述摄像装置相连，用于从所述摄像装置提供的实际网格图像中提取出各个光平面在待测物体表面形成的实际投影线和实际投影线相交形成的实际交点；交点筛选模块，与所述交点提取模块相连，用于计算每个所述实际交点与预先标定并储存的任意两个相交的光平面的目标交线的实际距离，对比所述实际距离与预定距离阈值，将所有的仅与一条所述目标交线的实际距离小于所述预定距离阈值的实际交点确定为已识别交点；以及投影线识别模块，与所述交点筛选模块相连，用于将与所述已识别交点的实际距离小于预定阈值的目标交线所在的两个光平面与所述已识别交点所在的两条实际投影线一一识别对应。2.如权利要求1所述的投影线对应的光平面识别装置，其特征在于，所述交点筛选模块包括：坐标标定单元，用于预先标定出所述结构光光源的任意两个相交的光平面的目标交线在所述实际网格图像中的实际交线坐标；坐标存储单元，用于存储所述实际交线坐标；距离计算单元，用于根据每个所述实际交点在实际网格图像中的实际交点坐标和所述实际交线坐标计算每个实际交点与每条所述目标交线的实际距离；以及对比及数量判断模块，用于对比所述实际距离与预定距离阈值，判断与所述实际交点的实际距离小于预定距离阈值的目标交线的实际数量，将仅与一条所述目标交线的实际距离小于所述预定距离阈值的所有实际交点确定为已识别交点。3.如权利要求1所述的投影线对应的光平面识别装置，其特征在于，所述交点筛选模块还用于将所有的与至少两条所述目标交线的实际距离小于所述预定距离阈值的实际交点确定为混淆点，所述装置还包括：交点变换模块，分别连接所述交点筛选模块和所述投影线识别模块，用于将与已确定出的已识别交点位于同一条实际投影线上的混淆点确定为已识别交点。4.如权利要求1所述的投影线对应的光平面识别装置，其特征在于，所述装置还包括：位置校正模块，用于采用最短距离校正法校正所述已识别交点的实际交点坐标使所述已识别交点落在对应的所述目标交线上。5.一种三维测量系统，其特征在于，所述系统包括：结构光光源，包括两组光平面，每组光平面均包括多个相互平行的光平面，每个光平面与至少一个不同组的光平面相交，所述结构光光源的各个光平面投射在待测物体上形成的实际投...

【专利技术属性】
技术研发人员：银昌龄，
申请(专利权)人：银昌龄，
类型：发明
国别省市：