[实用新型]基于双目的三维表面建模系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于对物体三维表面进行测量系统，特别是应用于三维物体表面定位的三维表面建模系统。

背景技术

物体的三维表面定位技术在工业设计与制造、质量检测与控制、地形测量与勘探、虚拟现实等领域应用日益广泛。随着逆向设计的发展，对物体进行快速有效的建模成为研究的热点和难点。这就涉及到对三维物体的表面进行有效的判断问题。

三维物体表面定位目前主要有两类方法即接触式和非接触式。接触式测量精度高，但测量速度慢、对环境要求高、对物体大小有要求。因此在应用时受到很大限制。非接触式的测量主要需要使用激光和摄像机作为定位的仪器，分为只需要激光发生器和相关支持设备的激光往返时间法，以及需要综合使用激光发生器和摄像机的计算机视觉方法。前一种方法的工作原理是通过测量激光脉冲的往返时间来测量物体上点的三维坐标，由于光的速度很快，所以对设备的要求就很高，造价昂贵。基于计算机视觉的方法在近年来精度有了较大的提高，而且价格相对低廉，因此应用也越来越广泛。基于计算机视觉的方法一般是利用激光发生器对所需建模物体进行投射，接着利用多摄像机对激光投影状态进行拍摄，然后通过相应的算法对多摄像机中的激光斑进行匹配和三维空间位置的计算。

三维表面的快速建模对于矿井等工业现场的自动化具有重大意义。但是矿井等工业现场由于粉尘较大，传统的基于计算机视觉的建模方法所发射的一片激光网点或者是数条激光条纹往往由于粉尘较大、工作环境恶劣导致这些激光网点和激光条纹的匹配相对困难，从而建模的结果存在着较大的误差，最终导致在这些领域中进行快速实时的建模受到了限制。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种测量精确、适于在工业现场进行使用的基于双目的三维表面建模系统。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型基于双目的三维表面建模系统的结构特点是其系统构成为：

一激光源，将来自激光源的激光光束逐一投照在待建模物体表面的各待测位置上，在待建模物体的表面形成每一束激光光束的独立激光光斑；

两只相对位置固定的摄像机，分别在其各自的位置上拍摄同一只独立光斑，获得所述光斑在两只摄像机中各自的光斑图像；

一计算机控制系统，根据同一只光斑在不同摄像机所拍摄图像中的不同位置，通过光斑匹配，并采用空间三角法，计算获得该光斑的空间三维坐标；针对待建模物体上各投照位置上的空间三维坐标，通过Delauny三角化，完成三维表面的建模。

本实用新型基于双目的三维表面建模系统的结构特点也在于：

固定设置激光源，在所述激光源与待建模物体表面之间，设置反光角度可调整的反光镜，激光光束投照在所述反光镜上，调整反光镜的反光角度，使激光光束经反射投照在待建模物体的设定表面位置上。

对于待建模物体表面每个待测位置上独立光斑信息的采集，是以激光光束投照在该位置形成独立光斑，继而摄像机拍摄光斑完成所述光斑图像的采集为一个工作周期；对于待建模物体表面不同待测位置光斑信息的采集，是以上一个工作周期完成之后方才开始下一个工作周期。

通过增加待测位置在待建模物体表面的密集程度提高建模精度。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

1、本实用新型利用激光光束在待建模物体表面各待测位置逐一投照，形成独立光斑，这种形式具有较强的抗粉尘、抗水雾等抗干扰能力，可以在工业现场等领域实时完成工作面的建模过程，有效地提高用户对工作面情况的了解。

2、本实用新型在光斑图像的采集过程中，待建模物体表面为一独立光斑，可以大大提高建模的准确性，降低图像处理阶段中的光斑匹配的难度，提高定位准确性。

3、本实用新型根据测量需求增加或减少待测点位，即可完成对工作面的不同精度的建模。

附图说明

图1为本实用新型系统构成示意图。

图2为本实用新型激光源的结构示意图。

图中标号：1计算机控制系统、2摄像机A、3摄像机B、4激光源、5电缆线、6待建模物体、7光斑、8激光光束、9反光镜、10驱动电机、11激光发生器、12滤光片

以下通过具体实施方式，结合附图对本实用新型作进一步说明

具体实施方式

参见图1，本实施例系统构成为：

来自激光源4的激光光束8投照在待建模物体6的表面各待测位置上，在待建模物体6的表面形成独立光斑7；