CN113884022A - 一种基于结构光的三维检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三维检测技术领域，具体为一种基于结构光的三维检测装置，包括置物平台、待测工件、结构光源、摄像机和信息处理单元，结构光源包括有若干个光源模组，摄像机内部设置有用于收集图形数据的图像数据收集单元，摄像机内部设有用于传输图像数据的图像数据输出单元；本发明通过设置图像数据收集单元与图像数据输出单元将摄像机收集的图像信息传输至信息处理单元，通过数据同步单元将两个摄像机传输的图像数据进行智能拼接，防止后期成像时出现锯齿状的连接缝隙，通过图像数据转换单元对图像数据进行转换，通过对色彩和明暗度的调整来实现对待测工件内的深孔、槽等和表面复杂曲面以及反光表面体现在三维模型中，提高了三维模型的精确程度。
Description
技术领域
本发明涉及三维检测技术领域，具体为一种基于结构光的三维检测装置。
背景技术
三维数据测量技术是计算机视觉领域的重要课题，在虚拟现实、文物保护、机械加工、影视特技制作、计算机仿真、服装设计等领域有着广泛的应用。三维数据测量即对物体的三维数据进行测量，根据三维数据测量采用的原理或媒介的不同可以将其分为两大类：接触式测量和非接触式测量。接触式测量是在测量时与被测物体相接触的测量方法；非接触式测量则指在测量时与被测物体不接触的测量方法。
现今的三维检测装置在通过摄像机进行成像时无法很好的对图像数据进行同步拼接导致在进行三维成像时工件模型表面会呈现出锯齿状缝隙，且在对深孔、槽等复杂曲面以及反光表面进行检测时无法很好的通过色彩的明暗度在工件模型中体现出来，影响了工件模型精确程度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于结构光的三维检测装置，包括置物平台、待测工件、结构光源、摄像机和信息处理单元，所述结构光源包括有若干个光源模组，所述结构光源还包括滤光片、衍射光栅和光学透镜，所述滤光片设置在所述结构光源底部，所述衍射光栅设置在所述滤光片底部，所述光学透镜设置在所述滤光片底部，所述摄像机内部设置有用于收集图形数据的图像数据收集单元，所述摄像机内部设有用于传输图像数据的图像数据输出单元。
可选的，所述图像数据收集单元与所述图像数据输出单元相连接。
可选的，所述待测工件放置于所述置物平台上表面，所述结构光源位于所述待测工件顶部。
可选的，所述摄像机设置有两个。
可选的，所述信息处理单元内部设置有用于同步图像数据的数据同步单元，所述信息处理单元内部设置有用于将RGB图像数据转换为HSV图像数据的数据转换单元。
可选的，所述信息处理单元连接有用于将HSV图像数据转换为三维图像的三维成像单元。
可选的，所述图像数据输出单元与所述信息处理单元相连接。
一种基于结构光的三维检测方法，具体包括以下步骤，
S1：将待测工件放置于置物平台上表面，位于结构光源底部即可，通过结构光源将一组具有相位信息的光栅条纹投影到待测工件表面；
S2：通过摄像机内部的图像数据收集单元接收图像数据，通过图像数据输出单元将图像数据传输至信息处理单元；
S3：通过信息处理单元内部的数据同步单元将两个摄像机收集到的图形信息进行同步整合，使两组图像数据组合为一个完成的图形数据，通过数据转换单元将收集到的RGB彩色编码转换为HSV颜色模型，最后通过三维成像单元将摄像机采集的图形信息转换为三维图像，呈现出完整的待测工件三维模型。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过设置图像数据收集单元与图像数据输出单元可以将摄像机收集到的图像信息传输至信息处理单元，通过信息处理单元对两个摄像机发出的图像数据进行接收，通过数据同步单元将两个摄像机传输的图像数据进行智能拼接，防止后期成像时出现锯齿状的连接缝隙，通过图像数据转换单元对图像数据进行转换，通过对色彩和明暗度的调整来实现对待测工件内的深孔、槽等和表面复杂曲面以及反光表面体现在三维模型中，提高了三维模型的精确程度。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明局部结构示意图；
图3为本发明***图；
图4为本发明HSV颜色模型概述图。
附图标号说明：
1、结构光源；2、摄像机；3、置物平台；4、待测工件；5、滤光片；6、衍射光栅；7、光学透镜；8、光源模组；9、图像数据收集单元；10、图像数据输出单元；11、信息处理单元；12、数据同步单元；13、数据转换单元；14、三维成像单元。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图作进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供一种基于结构光的三维检测装置，包括置物平台3、待测工件4、结构光源1、摄像机2和信息处理单元11，结构光源1包括有若干个光源模组8，结构光源1还包括滤光片5、衍射光栅6和光学透镜7，滤光片5设置在结构光源1底部，衍射光栅6设置在滤光片5底部，光学透镜7设置在滤光片5底部，待测工件4放置于置物平台3上表面，结构光源1位于待测工件4顶部；通过将待测工件4放置于置物平台3上表面，通过顶部的结构光源1将一组具有相位信息的光栅条纹投影到待测工件4表面。
参阅图1、图2，摄像机2内部设置有用于收集图形数据的图像数据收集单元9，摄像机2内部设有用于传输图像数据的图像数据输出单元10，图像数据收集单元9与图像数据输出单元10相连接，摄像机2设置有两个；通过设置图像数据收集单元9将由待测工件4表面反射处的光源数据进行收集，通过图像数据输出单元10对收集到的图像数据进行传输，传输的数据量＝像素点数x图像深度/8像素深度＝存储每个像素所用二进制位数单位为:位即每个像素能表示M种图像M＝2^n，n即为像素深度，
参阅图3、图4，信息处理单元11内部设置有用于同步图像数据的数据同步单元12，信息处理单元11内部设置有用于将RGB图像数据转换为HSV图像数据的数据转换单元13，信息处理单元11连接有用于将HSV图像数据转换为三维图像的三维成像单元14，图像数据输出单元10与信息处理单元11相连接；通过信息处理单元11对两个摄像机2发出的图像数据进行接收，通过数据同步单元12将两个摄像机2传输的图像数据进行智能拼接，防止后期成像时出现锯齿状的连接缝隙，通过图像数据转换单元13对RGB数据进行转换，将RGB转化成HSV，HSV用更加直观的数据描述我们需要的颜色，H代表色彩，S代表深浅，V代表明暗，HSV在进行色彩分割时作用比较大，通过阈值的划分，颜色能够被区分出来，两者之间的转化需求来自与硬件实现与显示效果调整两方面的需求，前者满足具体处理过程中简便高效实现，后者按照人眼识别特点进行调整，更容易达到人眼预期的、显示效果的调整，其中色彩度H，用角度度量，取值范围为0°～360°，从红色开始按逆时针方向计算，红色为0°，绿色为120°，蓝色为240°，深浅度S，取值范围为0.0～1.0，值越大，颜色越饱和，明暗度V，取值范围为0～255，RGB到HSV的转换；
M＝max(R,G,B)；
m＝min(R,G,B)；
r＝(M-R)/(M-m)；
g＝(M-G)/(M-m)；
b＝(M-B)/(M-m)；
V＝M；
通过信息处理单元11对HSV颜色模型传输至三维成像单元14，通过对色彩和明暗度的调整来实现对待测工件4内的深孔、槽等和表面复杂曲面以及反光表面体现在三维模型中，提高了三维模型的精确程度。
本发明的工作流程及原理：将待测工件4放置于置物平台3上表面，位于结构光源1底部即可，通过结构光源1将一组具有相位信息的光栅条纹投影到待测工件4表面；通过摄像机2内部的图像数据收集单元9接收图像数据，通过图像数据输出单元10将图像数据传输至信息处理单元11；通过信息处理单元11内部的数据同步单元12将两个摄像机2收集到的图形信息进行同步整合，使两组图像数据组合为一个完成的图形数据，通过数据转换单元13将收集到的RGB彩色编码转换为HSV颜色模型，最后通过三维成像单元14将摄像机2采集的图形信息转换为三维图像，呈现出完整的待测工件4三维模型。
以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于结构光的三维检测装置，包括置物平台(3)、待测工件(4)、结构光源(1)、摄像机(2)和信息处理单元(11)，其特征在于：
所述结构光源(1)包括有若干个光源模组(8)，所述结构光源(1)还包括滤光片(5)、衍射光栅(6)和光学透镜(7)，所述滤光片(5)设置在所述结构光源(1)底部，所述衍射光栅(6)设置在所述滤光片(5)底部，所述光学透镜(7)设置在所述滤光片(5)底部，所述摄像机(2)内部设置有用于收集图形数据的图像数据收集单元(9)，所述摄像机(2)内部设有用于传输图像数据的图像数据输出单元(10)。
2.根据权利要求1所述的一种基于结构光的三维检测装置，其特征在于：所述图像数据收集单元(9)与所述图像数据输出单元(10)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于结构光的三维检测装置，其特征在于：所述待测工件(4)放置于所述置物平台(3)上表面，所述结构光源(1)位于所述待测工件(4)顶部。
4.根据权利要求1所述的一种基于结构光的三维检测装置，其特征在于：所述摄像机(2)设置有两个。
5.根据权利要求1所述的一种基于结构光的三维检测装置，其特征在于：所述信息处理单元(11)内部设置有用于同步图像数据的数据同步单元(12)，所述信息处理单元(11)内部设置有用于将RGB图像数据转换为HSV图像数据的数据转换单元(13)。
6.根据权利要求1所述的一种基于结构光的三维检测装置，其特征在于：所述信息处理单元(11)连接有用于将HSV图像数据转换为三维图像的三维成像单元(14)。
7.根据权利要求1所述的一种基于结构光的三维检测装置，其特征在于：所述图像数据输出单元(10)与所述信息处理单元(11)相连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于结构光的三维检测方法，其特征在于：具体包括以下步骤，
S1：将待测工件(4)放置于置物平台(3)上表面，位于结构光源(1)底部即可，通过结构光源(1)将一组具有相位信息的光栅条纹投影到待测工件(4)表面；
S2：通过摄像机(2)内部的图像数据收集单元(9)接收图像数据，通过图像数据输出单元(10)将图像数据传输至信息处理单元(11)；
S3：通过信息处理单元(11)内部的数据同步单元(12)将两个摄像机(2)收集到的图形信息进行同步整合，使两组图像数据组合为一个完成的图形数据，通过数据转换单元(13)将收集到的RGB彩色编码转换为HSV颜色模型，最后通过三维成像单元(14)将摄像机(2)采集的图形信息转换为三维图像，呈现出完整的待测工件(4)三维模型。
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