[发明专利]嵌入式三维数字成像装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字成像方法及装置。特别是涉及一种将空间载波条纹图投影、图像采集和编码条纹图处理均在一装置内自动完成，具有很好的灵活性和可重配置性，适合于任意复杂表面轮廓的三维传感测量的嵌入式三维数字成像装置及其方法。

背景技术

三维数字成像及造型(3DIM-3D Digital Imaging and Modeling)是近年来国际上活跃研究的一个新兴交叉学科领域。它被广泛的应用到反向工程，文物保护，医学诊断，工业检测以及虚拟现实等诸多方面。作为获取三维信息的主要手段之一，基于相位映射的三维主动视觉系统具有速度快、分辨率高、非接触、和全场数据获取等优点而受到广泛关注和研究。迄今为止，现实世界中具有任意形状和尺寸的真实物体仅有很小一部分能够以三维数字化的形式存储在计算机中，并且大量的应用要求三维数字成像有快速处理复杂物体的能力。另外，现有的三维成像装置和操作使用相对比较复杂，限制了三维数字成像技术的推广和应用。

微电子、传感器和计算机科学的发展带动了嵌入式电子设备的发展，嵌入式电子装置的体积小，消除了软硬件冗余，功耗低，使用灵活方便，应用范围广。实际中很多三维测量应用对测量系统的实时性、体积、速度、功耗、以及可靠性提出了更高的要求。

在现有技术中可对比的技术文献有以下几篇：

[1]F.Chen，G.M.Brown and M.Song，″Overview of three-dimensional shapemeasurement using optical methods，″Opt.Eng.39(1)，10-22(2000)。文献[1]是关于光学法三维数字成像的综述，介绍了各种光学法三维数字成像技术的发展和技术原理。

[2]C.R.Coggrave，J.M.Huntley.High-speed surface profilometer based ona spatial light modulator and pipeline image processor[J].Opt.Eng.，1999，38(9)：1573-1581。文献[2]介绍了一种使用图像处理器和流水线技术实现时间相位展开三维数字成像方法，不足点在于：(1)使用了大量双端口RAM，成本高；(2)完全利用查表法求解相位，精度差，并且只能用于四步相移的相位解调，适用范围窄，而多步相移有利于减少周期性测量误差；(3)使用LCD空间光调制器实现条纹投影，成本高，对比度低。

[3]李鸣明：快速三维扫描系统的研究，光子学报.2002年31(5)，611-615。文献[3]是基于线结构光成像原理的三维扫描系统，它使用PC和DSP的主-从式结构。DSP处理器插卡负责处理采集的数据，而用PC机实现图像采集，结构复杂，三维扫描速度慢。

[4]M.Rioux，three dimensional imaging method and device.US.Patent，4,627,734；

[5]彭翔、张鹏、牛憨笨：时序变频条纹照明可重配置动态三维数字传感装置及过程。发明专利：ZL03130441.9；

[6]蒋庄德、田爱玲、黄梦涛、李兵：基于相移的光栅投影式三维轮廓测量装置及测量方法。发明专利：200410026180.7(申请号)。

文献[4、5、6]是关于三维数字成像的相关国内外专利，它们都是采用通用计算机和图像采集卡实现三维数字成像，系统硬件结构复杂，可靠性较低，功耗大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种将空间载波条纹图投影、图像采集和编码条纹图处理均在一装置内自动完成，具有很好的灵活性和可重配置性，适合于任意复杂表面轮廓的三维传感测量的嵌入式三维数字成像装置及其方法。

本发明所采用的技术方案是：一种嵌入式三维数字成像装置及其方法，其中，嵌入式三维数字成像装置，包括有液晶显示器，还设置有信号处理板、数字投影单元、传感单元，在数字投影单元中形成有投影单元出瞳，在接收图像信息的传感单元中形成有传感单元入瞳，其中信号处理板分别与液晶显示器、数字投影单元、传感单元相连接。

所述的接收图像信息的传感单元被支撑在支撑座上。