CN114295076A - 一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法，首先使用两台标定好的装有远心镜头的投影仪分别将蓝色单色条纹和红色单色条纹同时从左右两个方向投射到被测物体上；接着用彩色相机来捕获带有被测物体信息的叠加红、蓝条纹，并对采集到的图片进行三通道分离，获得红色通道与蓝色通道的信息；然后对分离出来的红、蓝通道信息通过相移法与多频外差法获得它们的三维点云数据，生成一个掩膜筛选需要的信息，最后将获得的红、蓝通道两个点云融合从而解决微小物体测量中的固有阴影问题。本发明利用红蓝两个通道同时测量的方法能够解决三维微小物体测量时难以规避的阴影问题，在高精度、高动态三维微小物体测量领域具有巨大的价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学三维测量***阴影解决方法，属于光电检测技术领域，具体涉及一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法。
背景技术
基于结构光***的三维重建方法日益成熟，相较于传统的基于影像的摄影测量或多视几何的方法，它更加简单快速、可靠性高，在高新技术产业(如微电子芯片产业，消费电子连接器产业，光电半导体产业，产业电路板产业，小型医用器材，珠宝切割产业等)、城市建筑建模、小型文物重建中得到了广泛的应用。针对结构光投影测量技术中微小物体的精密测量、复杂形貌的测量阴影与测量死角的问题上，本发明在传统的单目视觉测量***的基础上，通过增加辅助光源的方法扩展成像范围，建立了新型的双投影结构光***，解决了传统结构光测量***所面临的阴影问题。基于现有的单投影仪与单相机的基础上再增加一个投影仪来解决阴影问题，一台投影仪投射单色蓝条纹，另外一台投影仪投射单色红条纹。两台投影仪同时投射条纹到物体上，收集到图片之后分离三通道进行点云融合，解决以三角法为基础的***光学结构其自身的遮挡和阴影问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法，本发明利用红蓝两个通道同时测量的方法能够解决三维微小物体测量时难以规避的阴影问题，并且相较于传统的双投影仪***，该方法具有更高的测量效率和测量速度，在高精度、高动态三维微小物体测量领域具有巨大的价值；
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法，该方法包括下列步骤：
步骤一、搭建***：该***包括计算机、两个装有远心镜头的DLP投影仪、装有远心镜头的CCD彩色相机、参考平面和支架，DLP投影仪和CCD彩色相分别通过数据线连接计算机，被测物体放在参考平面上，计算机内包含图像采集卡、投影软件和测量软件，将装有远心镜头的CCD彩色相机固定在可以上下垂直移动的支架上，并且将两个装有远心镜头的DLP投影仪置于被测物体两侧，之后并对整个***进行标定；
步骤二、采集图片与分离信息：两个DLP投影仪同时分别投射红色横条纹与蓝色横条纹到被测物体上，然后利用CCD彩色相机采集图片；将采集到的图片进行红绿蓝三通道分离，可以得到三个通道的物体信息，保留红、蓝两通道的信息，舍弃绿通道的信息；
步骤三、获取点云：对步骤二得到的红、蓝通道信息通过相移法与多频外差法获得它们的三维点云数据；
步骤四、点云融合：对步骤三得到的红、蓝通道三维点云进行融合，通过检索分离出来的红通道图片的灰度值，标记灰度值大于或等于255的像素将其设为0，其他区域设为1，生成掩膜，利用该掩膜对得到的红、蓝通道三维点云进行处理，保留无阴影的完好区域，两个点云融合，得到一个无阴影的三维物体点云轮廓，从而得到被测物体完整的三维形貌。
一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法，包括以下步骤：
步骤一、搭建***：该***包括计算机、两个装有远心镜头的DLP投影仪、装有远心镜头的CCD彩色相机、参考平面和支架，DLP投影仪和CCD彩色相分别通过数据线连接计算机，被测物体放在参考平面上，计算机内包含图像采集卡、投影软件和测量软件，将装有远心镜头的CCD彩色相机固定在可以上下垂直移动的支架上，并且将两个装有远心镜头的DLP投影仪置于被测物体两侧，之后并对整个***进行标定；
步骤二、采集图片与分离信息：两个DLP投影仪同时分别投射红色横条纹与蓝色横条纹到被测物体上，然后利用CCD彩色相机采集图片；将采集到的图片进行红绿蓝三通道分离，可以得到三个通道的物体信息，保留红、蓝两通道的信息，舍弃绿通道的信息；
步骤三、获取点云：对步骤二得到的红、蓝通道信息通过相移法与多频外差法获得它们的三维点云数据；
步骤四、点云融合：对步骤三得到的红、蓝通道三维点云进行融合，通过检索分离出来的红通道图片的灰度值，标记灰度值大于或等于255的像素将其设为0，其他区域设为1，生成掩膜，利用该掩膜对得到的红、蓝通道三维点云进行处理，保留无阴影的完好区域，两个点云融合，得到一个无阴影的三维物体点云轮廓，从而得到被测物体完整的三维形貌。
本发明的有益效果是：
相比于传统的双投影仪测量***，本发明可以减少一半的图片数量，提高测量效率和测量速度；解决了传统的双投影仪***光栅分离困难问题；解决了在基于结构光的微小物体测量时的固有阴影问题。
附图说明
图1是本发明的测量***的示意图；
图2是本发明的***彩色CCD相机采集到的图片；
图3是本发明根据采集到的图片生成的掩膜图。
具体实施方式
容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。以下结合附图说明对本发明的实例作进一步详细描述，但本实例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
本发明的一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法，步骤如下：
1、搭建***：如图1所示，该***包括计算机1、装有远心镜头的DLP投影仪2与装有远心镜头的DLP投影仪4、装有远心镜头的CCD彩色相机3、参考平面6和支架，DLP投影仪2、DLP投影仪4和CCD彩色相机3分别通过数据线连接计算机1，被测物体5放在参考平面6上，计算机1内包含图像采集卡、投影软件和测量软件，将装有远心镜头的CCD彩色相机3固定在一个可以上下垂直移动的支架上，并且将两个装有远心镜头的DPL投影仪置于被测物体5两侧，之后并对整个***进行标定；
2、采集图片与分离信息：两个DLP投影仪同时分别投射红色横条纹与蓝色横条纹到被测物体上，然后利用CCD彩色相机采集图片；将采集到的图片进行红绿蓝三通道分离，可以得到三个通道的物体信息，保留红、蓝两通道的信息，舍弃绿通道的信息；设彩色相机捕获的图片为I(x,y),Ir(x,y)为相机捕获图片的红通道信息,Ig(x,y)为相机捕获图片的红通道信息，Ib(x,y)为相机捕获图片的蓝通道信息，它们之间的关系可用式(1)表示：
I(x,y)＝Ir(x,y)+Ig(x,y)+Ib(x,y) (1)
3、获取三维点云：对得到的红、蓝通道信息通过相移法与多频外差法获得它们的三维点云；
4、三维点云融合：对得到的红、蓝通道三维点云进行融合。通过检索分离出来的红通道图片的灰度值，标记灰度值大于或等于255的像素将其设为0，其他区域设为1，生成掩膜。在该方法中，判断红蓝两幅单色图像Ir(x,y)与Ib(x,y)的灰度值来标记每个通道的阴影区域。B通道和R通道饱和区域对应的掩模由式(2)和式(3)得到:
如图2所示，相机采集到的带有被测物的图片。图3为根据图2的灰度值筛选生成的掩膜。用生成的掩膜对得到的红、蓝通道三维点云进行处理，保留无阴影的完好区域，两个点云融合，得到一个无阴影的三维物体点云轮廓，从而得到被测物体完整的三维形貌。
不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种解决基于结构光的微小物体测量阴影问题的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、搭建***：该***包括计算机、两个装有远心镜头的DLP投影仪、装有远心镜头的CCD彩色相机、参考平面和支架，DLP投影仪和CCD彩色相分别通过数据线连接计算机，被测物体放在参考平面上，计算机内包含图像采集卡、投影软件和测量软件，将装有远心镜头的CCD彩色相机固定在可以上下垂直移动的支架上，并且将两个装有远心镜头的DLP投影仪置于被测物体两侧，之后并对整个***进行标定；
步骤二、采集图片与分离信息：两个DLP投影仪同时分别投射红色横条纹与蓝色横条纹到被测物体上，然后利用CCD彩色相机采集图片；将采集到的图片进行红绿蓝三通道分离，可以得到三个通道的物体信息，保留红、蓝两通道的信息，舍弃绿通道的信息；
步骤三、获取点云：对步骤二得到的红、蓝通道信息通过相移法与多频外差法获得它们的三维点云数据；
步骤四、点云融合：对步骤三得到的红、蓝通道三维点云进行融合，通过检索分离出来的红通道图片的灰度值，标记灰度值大于或等于255的像素将其设为0，其他区域设为1，生成掩膜，利用该掩膜对得到的红、蓝通道三维点云进行处理，保留无阴影的完好区域，两个点云融合，得到一个无阴影的三维物体点云轮廓，从而得到被测物体完整的三维形貌。
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101706264A (zh) * | 2009-04-01 | 2010-05-12 | 姚征远 | 投影三维测量装置 |
| TW201300834A (zh) * | 2011-06-23 | 2013-01-01 | Seereal Technologies Sa | 顯示裝置，尤其是頭戴式顯示器或護目鏡 |
| CN204854655U (zh) * | 2015-07-31 | 2015-12-09 | 西安工业大学 | 一种阴影莫尔轮廓测量装置 |
| CN205505996U (zh) * | 2016-01-15 | 2016-08-24 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置 |
| CN107576280A (zh) * | 2017-09-05 | 2018-01-12 | 河北工业大学 | 基于并行四颜色通道的条纹投影三维形貌测量方法及装置 |
| CN108010036A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-05-08 | 江南大学 | 一种基于rgb-d相机的物体对称轴检测方法 |
| CN108225217A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-29 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 彩色物体三维轮廓测量方法 |
| CN109186476A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-11 | 广东工业大学 | 一种彩色结构光三维测量方法、装置、设备及存储介质 |
| CN110135322A (zh) * | 2019-05-09 | 2019-08-16 | 航天恒星科技有限公司 | 一种基于ifi的时间序列森林变化监测方法 |
| CN111811432A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-10-23 | 中国民用航空飞行学院 | 一种三维成像***及方法 |
| CN113858803A (zh) * | 2020-06-30 | 2021-12-31 | 精工爱普生株式会社 | 图像处理装置、记录装置、图像处理方法以及存储介质 |
| CN114018175A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-02-08 | 湖南长步道光学科技有限公司 | 一种实时三维形貌测量方法和*** |
| US20220107174A1 (en) * | 2019-02-01 | 2022-04-07 | Mit Semiconductor Pte Ltd | System and method of object inspection using multispectral 3d laser scanning |
-
2022
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Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101706264A (zh) * | 2009-04-01 | 2010-05-12 | 姚征远 | 投影三维测量装置 |
| TW201300834A (zh) * | 2011-06-23 | 2013-01-01 | Seereal Technologies Sa | 顯示裝置，尤其是頭戴式顯示器或護目鏡 |
| CN204854655U (zh) * | 2015-07-31 | 2015-12-09 | 西安工业大学 | 一种阴影莫尔轮廓测量装置 |
| CN205505996U (zh) * | 2016-01-15 | 2016-08-24 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种基于条纹投影的全景三维形貌测量装置 |
| CN107576280A (zh) * | 2017-09-05 | 2018-01-12 | 河北工业大学 | 基于并行四颜色通道的条纹投影三维形貌测量方法及装置 |
| CN108010036A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-05-08 | 江南大学 | 一种基于rgb-d相机的物体对称轴检测方法 |
| CN108225217A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-29 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 彩色物体三维轮廓测量方法 |
| CN109186476A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-11 | 广东工业大学 | 一种彩色结构光三维测量方法、装置、设备及存储介质 |
| US20220107174A1 (en) * | 2019-02-01 | 2022-04-07 | Mit Semiconductor Pte Ltd | System and method of object inspection using multispectral 3d laser scanning |
| CN110135322A (zh) * | 2019-05-09 | 2019-08-16 | 航天恒星科技有限公司 | 一种基于ifi的时间序列森林变化监测方法 |
| CN111811432A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-10-23 | 中国民用航空飞行学院 | 一种三维成像***及方法 |
| CN113858803A (zh) * | 2020-06-30 | 2021-12-31 | 精工爱普生株式会社 | 图像处理装置、记录装置、图像处理方法以及存储介质 |
| CN114018175A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-02-08 | 湖南长步道光学科技有限公司 | 一种实时三维形貌测量方法和*** |
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