一种测量光滑表面形状的设备及测量方法技术

本发明专利技术公开了一种测量光滑表面形状的设备及测量方法，所述设备上的不同位置安装有多个测量单元，分别命名为第一测量单元，第二测量单元，一直到第N测量单元，每一个测量单元由一个摄像头和发光元件组成，第一测量单元和第二测量单元中的发光元件同时向外界散发出的所有光线中，各有一条光线被高光的物体表面反射后分别射入第二测量单元和第一测量单中的摄像头中，并通过各自的摄像头得到的图像分别判断出射入第二测量单元中的传感器的光线和该传感器的位置关系，以及射入第一测量单元中的传感器的光线和该传感器的位置关系。根据光的可逆型原理，这两条光线相交与一点，可判断该点和所述设备的位置关系。该点和所述设备的位置关系。该点和所述设备的位置关系。

【技术实现步骤摘要】
一种测量光滑表面形状的设备及测量方法


[0001]本专利技术涉及光滑表面测量
，具体涉及一种测量光滑表面形状的设备及测量方法。

技术介绍

[0002]结构光技术：结构光是一组由投影仪和摄像头组成的系统结构。用投影仪投射特定的光信息到物体表面后，由摄像头采集。根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置及深度信息，进而复原整个三维空间。通过终端设备上安装的所述投影仪和摄像头组成的系统结构还原包括真实用户面部在内的三维空间，继而确定所述用户与所述终端设备的空间位置关系；
[0003]具体为：投影仪可将一束激光投影到物体表面，并被物体表面上的某一点所漫反射，经过漫反射后向外界散发的所有光线中，有一束光线射进摄像头镜头，并基于摄像头得到图像，可根据得到的图像计算出这条光线与摄像头的相对位置关系，因为投影仪发射出的激光和投影仪的相对位置关系是已知的，并且投影仪和摄像头的相对位置关系也已知：即摄像头，投影仪，物体表面上被照射的点这三个点可看作一个三角形，投影仪发出的一束光线可看作三角形的一个边，物体表面上被照射的点经过漫反射并射向摄像头的光线可看作三角形的另一个边，摄像头和投影仪的直连线可看作三角形的第三条边，根据已知的信息可推算物体表面上被照射的点和投影仪以及摄像头的相对位置关系。当投影仪项不同角度发射多条光线时，可测量物体表面上的多个点与结构光设备的相对位置关系，从而测量到物体表面的形状，现有技术中的不足为：
[0004]1、现有技术至少需要一个投影仪和一个摄像头，且需要投影仪精准的发射激光；
[0005]2、现有结构光技术对于被扫描的物体表面时粗糙为漫反射光线，不能是高光的或者高光且透明的，具有较大的局限性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种测量光滑表面形状的设备及测量方法，第一测量单元和第二测量单元中的发光元件同时向外界散发出的所有光线中，各有一条光线被高光的物体表面反射后分别射入第二测量单元和第一测量单中的摄像头中，并通过各自的摄像头得到的图像分别判断出射入第二测量单元中的传感器的光线和该传感器的位置关系，以及射入第一测量单元中的传感器的光线和该传感器的位置关系，根据光的可逆性原理，这两条光线相交于一点，可判断该点和所述设备的位置关系。
[0007]不同测量单元中每两个测量单元之间都可以判断出高光物体表面上的点和设备的相对位置关系，多个物体表面上的点可描述高光物体表面的形状。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0009]一种测量光滑表面形状的设备，包括骨架，所述骨架上设置有多个用于向外界散发光线和光线接收的测量单元，所述骨架上还设置有内置的计算机或者能够外接计算机的
接口；
[0010]其中，多个测量单元在骨架上按第一测量单元、第二测量单元
…
第N测量单元排序设置。
[0011]作为本专利技术进一步的方案：每个所述测量单元包括发光元件和摄像头，所述发光元件和摄像头与测量单元的数量一一对应；
[0012]同一个所述测量单元内的摄像头与发光元件的个数比为1:M，M≥1。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：所述发光元件的发射光为散发，使光线能够向空间中的各个角度进行发射。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：一种测量光滑表面形状的设备的测量方法，包括如下步骤：
[0015]步骤一：第一测量单元中的第一发光元件散发光线，散发光线中的某一条光线照射到光滑的物体表面的某一个点上，并被该点镜面反射，发射光线被第二测量单元中的第二摄像头所接收，并且该条光线在空间中形成一条光路；
[0016]步骤二：在同一时刻下第二测量单元中的第二发光元件散发光线，散发光线中的某一条光线沿着步骤一中的光路照射到光滑的物体表面的同一个点上，并被这个点镜面反射，并沿着光路射向第一测量单元中的第一摄像头，并被第一摄像头接收；
[0017]步骤三：根据步骤一和步骤二中光路上的这两条光线射进第一摄像头和第二摄像头，并被第一摄像头和第二摄像头接收后的得到的数据推算出光滑的物体表面上该点相对于第二摄像头以及第一摄像头的位置关系，和光滑的物体表面上该点所在切面的方向；
[0018]即第一测量单元，第二测量单元，一直到第N测量单元共能够测量出光滑的物体表面上个点以及点所在的光滑物体表面的切面的法线的方向。
[0019]作为本专利技术进一步的方案：第一发光元件、第二发光元件
…
第N发光元件的结构完全一致，均为圆环形的LED灯。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021](1)本专利技术中通过在骨架上设置多个测量单元，其中每个测量单元中包含一个发光元件和一个摄像头，且发光元件只需向外界散发出光线即可，不需要像投影仪一样精确的发射激光，就能达到扫描物体表面形状的目的，灵活性高，实用性强；
[0022](2)针对结构光技术对于被扫描的物体表面时粗糙的可以漫反射光线的，不能是高光的或者高光且透明的，本专利技术中测量方法对于被测量的物体表面是高光的或者高光且透明的，使测量单元中的发光元件散发出的光线照射到高光的或者高光且透明的物体表面上的点后，物体表面上的点反射光线到测量单元中的摄像头中，摄像头的图像中得到高光点，从而判断物体表面的形状。
附图说明
[0023]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0024]图1是本专利技术骨架的结构示意图；
[0025]图2是本专利技术测量单元的结构示意图；
[0026]图3是本专利技术摄像头与发光元件的结构示意图一；
[0027]图4是本专利技术摄像头与发光元件的结构示意图二；
[0028]图5是本专利技术摄像头与发光元件的结构示意图三；
[0029]图6是第一次到第五次拍摄得到的连续图像变化示意图；
[0030]图7是本专利技术将拍摄得到的图像转化成矢量图像的示意图；
[0031]图8是本专利技术无畸变图像的示意图一；
[0032]图9是本专利技术无畸变图像的示意图二；
[0033]图10是本专利技术畸变的图像的示意图；
[0034]图11是本专利技术带有平面直角坐标系的纸张的示意图；
[0035]图12是本专利技术无畸变的摄像头拍摄铺平上述纸张的示意图；
[0036]图13是本专利技术直角坐标系图像形状为矩形的示意图；
[0037]图14是本专利技术构建摄像头拍摄纸张的场景的示意图一；
[0038]图15是本专利技术构建摄像头拍摄纸张的场景的示意图二；
[0039]图16是本专利技术构建摄像头拍摄纸张的场景的示意图三；
[0040]图17是本专利技术构建摄像头拍摄纸张的场景的示意图四；
[0041]图18是本专利技术仿真三维模型的示意图；
[0042]图19是本专利技术仿真三维简化模型示意图；
[0043]图20是本专利技术以第一测量单元和第二测量单元测量的示意图一；
[0044]图21是本专利技术以第一测量单元和第二测量单元测量的示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量光滑表面形状的设备，包括骨架，其特征在于，所述骨架上设置有多个用于向外界散发光线和光线接收的测量单元，所述骨架上还设置有内置的计算机或者能够外接计算机的接口；其中，多个测量单元在骨架上按第一测量单元、第二测量单元
…
第N测量单元排序设置。2.根据权利要求1所述的一种测量光滑表面形状的设备,其特征在于，每个所述测量单元包括发光元件和摄像头，所述发光元件和摄像头与测量单元的数量一一对应；同一个所述测量单元内的摄像头与发光元件的个数比为1:M，M≥1。3.根据权利要求2所述的一种测量光滑表面形状的设备,其特征在于，所述发光元件的发射光为散发，使光线能够向空间中的各个角度进行发射。4.一种根据权利要求3所述的测量光滑表面形状的设备的测量方法,其特征在于，包括如下步骤：步骤一：第一测量单元中的第一发光元件散发光线，散发光线中的某一条光线照射到光滑的物体表面的某一个点上，并被该点镜面反射，发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：张也弛，
类型：发明
国别省市：