一种艺术品检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种艺术品检测系统，包括2D彩色相机、3D深度传感器、工业光源、X轴光栅尺、Y轴光栅尺、X轴直线电机、Y轴直线电机、计算机、运动控制器、油画、X轴磁悬浮导轨、Y轴磁悬浮旱轨、扫描平台以及固定装置。在2D彩色图像采集方面，使用线阵相机对焦，单点小孔成像、逐像素点扫描成像，使2D彩色图像实现全幅面无缝连接；在3D深度图像采集方面，利用光谱共焦测量原理去采集深度信息，即使表面存在倾斜和翘曲，都可以对物体进行深度测量，获取艺术品的表面纹理深度信息。大大地提高了2D扫描精细度，最大限度减少相邻像素串扰，解决大幅面图像拼接的拼缝问题，最终得到具有深度信息和彩色信息的彩色图像。色信息的彩色图像。色信息的彩色图像。

【技术实现步骤摘要】
一种艺术品检测系统


[0001]本专利技术涉及扫描检测领域，具体涉及一种艺术品检测系统。

技术介绍

[0002]艺术品表面2D形貌测量技术主要有：(1)目视检测，人眼检验艺术品表面颜色、平整度、尺寸等特征，此方法虽然简单易行，但是具有准确性低、效率低下；(2)光学成像，通过精密精密仪器平台的运动、CCD/CMOS图像采集装置以及数字图像处理技术，得到艺术品表面的2D彩色图像。优势在于高效率和高稳定性，但是视场与精度是一对矛盾，此消彼长。
[0003]艺术品表面3D形貌测量技术主要有：(1)机械/光学探针式测量方法，其利用机械探针/聚焦光束接触被测表面，当探针沿艺术品表面移动时，其移动量与探针上下位移组合成3D轮廓，此测量有较高精确性，但是测头与被测物接触，可能导致被测物划伤；
[0004]可见，如何能够高效稳定的获取艺术品表面的大幅面高品质的彩色图像和深度图像，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对艺术品的检测，提供一种艺术品检测系统，以稳定、精确地采集艺术品表面高分辨率2D彩色数据和3D形貌深度数据。
[0006]为了实现上述任务，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种艺术品检测系统，包括2D彩色相机1、3D深度传感器2、工业光源3、X轴光栅尺4、Y轴光栅尺5、X轴直线电机6、Y轴直线电机7、计算机8、运动控制器9、油画10、X轴磁悬浮导轨11、Y轴磁悬浮导轨12、扫描平台13以及固定装置14，其中：
[0008]所述扫描平台13的上表面为平面，被扫描的艺术品10放在扫描平台13上，2D彩色相机1和3D深度传感器2并行设置并通过安装架14固定在Y轴磁悬浮导轨12上，2D彩色相机1的镜头上接有工业光源3；2D彩色相机1的线阵中点与3D深度传感器2的采集点被配置在同一条水平线上，2D彩色相机1和3D深度传感器2采集的数据传递至所述计算机8进行后续处理；
[0009]所述X轴磁悬浮导轨11并行设置于扫描平台13上的两侧，Y轴磁悬浮导轨12平行设置于扫描平台13的上方，Y轴磁悬浮导轨11的两端通过一对滑架装配在所述X轴磁悬浮导轨上；
[0010]由所述Y轴直线电机7驱动Y轴磁悬浮导轨12带动2D彩色相机1和3D深度传感器2在X轴磁悬浮导轨11上运动，由X轴直线电机6驱动承载2D彩色相机1和3D深度传感器2的安装架14在X轴磁悬浮导轨11上运动，X轴光栅尺4和Y轴光栅尺5分别设置于X轴磁悬浮导轨11上以及Y轴磁悬浮导轨的一侧，用于检测所述2D彩色相机1和3D深度传感器的位置；所述X轴直线电机6、Y轴直线电机7连接着运动控制器9，运动控制器9由所述计算机8控制。
[0011]进一步地，2D彩色相机1使用可调光阑镜头，用于小孔成像和调节光束强弱；采集过程利用2D彩色相机1全像素对焦、逐像素点单点小孔成像扫描，且对2D彩色相机1、3D深度
传感器2进行同步控制。
[0012]进一步地，所述检测系统工作时，运动控制器9通过X轴光栅尺4和Y轴光栅尺5实时监视2D彩色相机1和3D深度传感器2构成的复合探头所处位置；在单向扫描中复合探头自左向右采集数据，当X轴直线电机6带动复合探头运动到达预设的扫描左边界时，运动控制器9将同时向2D彩色相机1的采集卡和3D深度传感器2发送外部触发高电平，2D彩色相机1的采集卡和3D深度传感器2接收到外部触发高电平后，将以与预设扫描精度相对应的采集频率对被测物表面逐像素点进行2D、3D数据的采集工作；经过一定时间扫描后，复合探头运动至扫描右边界，此时外部触发高电平反置，2D彩色相机1和3D深度传感器2同时停止采集工作，通过Y轴直线电机7驱动Y轴磁悬浮导轨12带动复合探头行进至下一行左侧，以此循环进行每行的扫描采集工作。
[0013]进一步地，对于2D彩色相机1采集的高分辨率彩色图像和3D深度传感器2采集的深度图像，首先将高分辨率彩色图像转换到HSV空间，然后对深度图像进行归一化处理后，与HSV空间中的明度V融合后，转换回RGB空间，得到2D彩色与3D深度信息的融合彩色图像。
[0014]进一步地，在2D彩色图像采集方面，使用线阵相机对焦，单点小孔成像、逐像素点扫描成像，使2D彩色图像实现全幅面无缝连接；
[0015]在3D深度图像采集方面，利用光谱共焦测量原理去采集深度信息，即使表面存在倾斜和翘曲，在法线角度小于
±
24
°
的情况下，都可以对物体进行深度测量，获取复杂物体的表面纹理深度信息。
[0016]进一步地，所述2D彩色相机1采用彩色线阵相机，其分辨率为2048
×
3，像素大小为14.08μm
×
14.08μm，可选择采集10bitRGB数据，采样线速最高可达70kHz。
[0017]进一步地，所述3D深度传感器2的深度量程为3mm，深度测量精度0.75μm，采集线速率可达10kHz，深度测量分辨率为36nm，最大测量倾角
±
24
°
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术特点：
[0019]本专利技术是领域中首次提出原位同步2D彩色图像
‑
3D深度图像联合采集方案，数据采集过程中，实现了2D相机和3D深度传感器的同步控制；其中，在2D彩色图像采集过程中，使用单像素点小孔成像技术，使用2D彩色相机实现逐像素点扫描，在与3D共焦测量同步协调原位测量的前提下，大大地提高了2D扫描精细度，最大限度减少相邻像素串扰，解决大幅面图像拼接的拼缝问题，最终得到高品质大幅面彩色图像。
附图说明
[0020]图1为本专利技术检测系统的整体结构示意图；
[0021]图2为本专利技术一个实施例中扫描程序主界面示意图；
[0022]图3为本专利技术一个实施例中扫描流程示意图；
[0023]图4为本专利技术一个实施例中获取的2D油画彩色图；
[0024]图5为本专利技术一个实施例中获取的3D油画深度图。
具体实施方式
[0025]参见图1，本专利技术提供了一种艺术品检测系统，包括2D彩色相机1、3D深度传感器2、工业光源3、X轴光栅尺4、Y轴光栅尺5、X轴直线电机6、Y轴直线电机7、计算机8、运动控制器
9、艺术品10、X轴磁悬浮导轨11、Y轴磁悬浮导轨12、扫描平台13以及固定装置14，其中：
[0026]所述扫描平台13的上表面为平面，被扫描的艺术品10放在扫描平台13上，2D彩色相机1和3D深度传感器2并行设置并通过安装架14固定在Y轴磁悬浮导轨12上，2D彩色相机1的镜头上接有工业光源3；2D彩色相机1的线阵中点与3D深度传感器2的采集点被配置在同一条水平线上，2D彩色相机1和3D深度传感器2采集的数据传递至所述计算机8进行后续处理；其中，2D彩色相机1使用可调光阑镜头，用于小孔成像和调节光束强弱；采集过程利用2D彩色相机1全像素对焦、逐像素点单点小孔成像扫描；所述安装架14例如可以是夹具、支架、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种艺术品检测系统，其特征在于，包括2D彩色相机1、3D深度传感器(2)、工业光源(3)、X轴光栅尺(4)、Y轴光栅尺(5)、X轴直线电机(6)、Y轴直线电机(7)、计算机(8)、运动控制器(9)、艺术品(10)、X轴磁悬浮导轨(11)、Y轴磁悬浮导轨(12)、扫描平台(13)以及固定装置(14)，其中：所述扫描平台(13)的上表面为平面，被扫描的艺术品(10)放在扫描平台(13)上，2D彩色相机(1)和3D深度传感器(2)并行设置并通过安装架(14)固定在Y轴磁悬浮导轨(12)上，2D彩色相机(1)的镜头上接有工业光源(3)；2D彩色相机(1)的线阵中点与3D深度传感器(2)的采集点被配置在同一条水平线上，2D彩色相机(1)和3D深度传感器(2)采集的数据传递至所述计算机(8)进行后续处理；所述X轴磁悬浮导轨(11)并行设置于扫描平台(13)上的两侧，Y轴磁悬浮导轨(12)平行设置于扫描平台(13)的上方，Y轴磁悬浮导轨(11)的两端通过一对滑架装配在所述X轴磁悬浮导轨上；由所述Y轴直线电机(7)驱动Y轴磁悬浮导轨(12)带动2D彩色相机(1)和3D深度传感器(2)在X轴磁悬浮导轨11上运动，由X轴直线电机(6)驱动承载2D彩色相机(1)和3D深度传感器(2)的安装架(14)在X轴磁悬浮导轨(11)上运动，X轴光栅尺(4)和Y轴光栅尺(5)分别设置于X轴磁悬浮导轨(11)上以及Y轴磁悬浮导轨的一侧，用于检测所述2D彩色相机(1)和3D深度传感器的位置；所述X轴直线电机(6)、Y轴直线电机(7)连接着运动控制器(9)，运动控制器(9)由所述计算机(8)控制。2.根据权利要求1所述的艺术品检测系统，其特征在于，2D彩色相机(1)使用可调光阑镜头，用于小孔成像和调节光束强弱；采集过程利用2D彩色相机(1)全像素对焦、逐像素点单点小孔成像扫描，且对2D彩色相机(1)、3D深度传感器(2)进行同步控制。3.根据权利要求1所述的艺术品检测系统，其特征在于，所述检测系统工作时，运动控制器(9)通过X轴光栅尺(4)和Y轴光栅尺(5)实时监视2D彩色相机(1)和3D深度传感器(2)构成的复合探头所处位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：童永健，辜晓波，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：