[发明专利]一种物体表面重建的系统

说明书

本申请为申请日为2011年1月27日、申请号为201110029945.2、名称为“一种物体表面重建的系统和方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及三维立体图像重建技术，更具体地说，涉及一种物体表面重建的系统。

背景技术

点云数据是利用三维扫描设备对物体表面进行直接采样而得到的点,这些点是三维模型表面最初的，也是最直接的表示。通过分析点云数据，可以对模型的几何表面进行重建。

物体点云获取的方法很多，常见的方法有利用结构光图像信息来获取点云数据，也有采用双目可见光图像信息来获取数据。现有基于散斑的方法投影出来的散斑结构光进行三维重建的方法，其散斑图案在其图案生成器中固定没有变化，由于散斑的特点，对图像传感器的设备要求较高，且设备的灵活性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有基于散斑的方法投影出来的散斑结构光固定不变从而对图像传感器的设备要求较高且设备的灵活性较差的缺陷，提供一种可以根据需要控制镜面反射装置，从而生成适于测量对象的结构光图案，并同步控制图像传感器对所需的区域进行扫描的物体表面重建的系统。

本发明公开了一种物体表面重建的系统，其特征在于，包括：

照明组件，包括光源和镜面反射装置，所述镜面反射装置用于通过调整镜面姿态，将所述光源发出的光线反射到目标区域形成预设的结构光图案；

图像传感器，用于逐步曝光以拍摄所述目标区域内至少部分区域的结构光图案的投影图像；

控制器，用于控制所述图像传感器的曝光区域与所述镜面反射装置反射的结构光的投影区域同步；

数据处理单元，与所述图像传感器连接，所述数据处理单元包括存储器、处理器和输入/输出装置，其中，所述存储器用于存储预先拍摄的基准图像，所述处理器用于通过输入/输出装置实时接收所述结构光图案的投影图像，并从所述存储器获取所述基准图像，计算所述投影图像和所述预先拍摄的基准图像中的结构光图案位移值，计算出所述目标区域内物体的三维点云数据。

优选地，所述光源采用点光源时，所述镜面反射装置采用二维振镜，生成的结构光图案为线阵状图案或点阵状图案；所述光源采用线光源时，所述镜面反射装置采用一维振镜，生成的结构光图案为线阵状图案。

优选地，所述一维振镜或二维振镜采用MEMS振镜。

优选地，所述镜面反射装置采用一维振镜生成线阵状的结构光图案时，所述数据处理单元通过以下公式计算结构光图案位移值为△X_n的目标点的距离z；

X′=B×fLz=B×fΔXn+X′]]>

其中，B为图像传感器与振镜装置的中心的距离，f为所述图像传感器的设备镜头焦距，L为选取的基准图像所在的标准平面的距离。

优选地，所述光源为半导体激光二极管。

优选地，光源采用点光源时，先通过光学元件将点光源转换为线形光，再通过一维振镜生成线阵状图案。

实施本发明的物体表面重建的系统，具有以下有益效果：本发明可以根据需要通过控制镜面反射装置投射出预设的结构光图案，并控制图像传感器同步曝光获取目标区域内至少部分区域的投影图像，与基准图像进行比较利用三角测量原理计算出目标区域内物体的三维深度数据，该三维深度数据可以实时更新，从而获取运动物体的实时运动数据。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：