[发明专利]镜像式三维信息采集装置及方法

说明书

技术领域

本申请涉及表面识别技术，尤其涉及一种基于镜像式三维信息的采集方法及装置。

背景技术

物体的三维信息采集技术在当前社会的各个领域中已经有着极为广泛的应用。在建筑行业中，可通过点状激光扫描的方式将扫描仪所处一定空间范围内的所有建筑物和植被的三维信息采集起来，用于风景复原以及新建筑设计。在3D打印领域中，3D打印机须要先获取物体或人的三维点云数据才能完成打印，而三维点云数据则须要通过三维信息采集技术来实现。在人脸识别领域中，目前最常用的人脸识别方法是通过分析人脸的二维数码照片找出其中的特征，再与人脸库中现有人脸特征匹配以识别人的身份；但这一方法受光照、脸色、远近等因素影响，精度难以提高；因而，研究转向通过人脸的三维信息提取特征用于人脸识别，其前提必须通过三维信息采集技术获取人脸三维信息。在机械加工领域，包括汽车生产行业，广泛的应用三维信息采集系统采集所生产出的零件(尤其是非规则形零件)的三维信息，利用计算机分析其尺寸，最终确定产品是否合格。因此，研究开发更好、更廉价的三维信息采集系统有着极为广泛的实用性。

已有的三维信息采集方法可以分为两大类：接触式测量和非接触式测量。1)接触式测量主要指机械测量方式：用一根探针与物体表面接触；当探针在物体表面遍历时，通过高度调节使探针与物体表面保持相同的接触压力；记录下探针在物体表面每一个位置的高度即可获取物体表面的三维信息。这种方式测量速度慢、只适用于表面坚硬的物体，故而实用性差。2)非接触式测量主要指光学测量方法。

已有的基于光学的三维信息采集方法也可分为两大类：三角坐标法和结构光投影法。1)三角坐标法通常将点状激光或线状激光扫描物体表面实现遍历(这种扫描可通过移动激光源、转折光路或移动待测物体来实现)，再通过相机采集物体表面激光点或激光线的图像分析其在图像中的位置变化利用三角坐标计算公式分析物体表面高度信息；2)结构光投影法则是将某一特殊线条图案的光投影到物体表面，通过相机采集物体表面投影光的图像，计算由物体高度引起的图案相位变化来获取物体表面高度信息。

由于三角坐标法通常须要激光扫描，故而也可称为扫描式三维信息采集法。无论是何种光学三维信息采集方法，通常将光垂直入射到物体的表面，相机则在斜向采集物体表面的信息，在物体表面突出处与相机成像方向相对区域的光无法被相机采集到，会产生测量盲点，为了解决这一问题，当前采用的方式为双目视觉法。双双目视觉三维信息采集法是用两台相机从物体的对侧采集物体表面的图像，再将两侧获取的三维信息匹配合成以获取物体的完整三维信息，从而解决测量盲区的问题。利用双目视觉法测量时，两台相机必须同时采集图像才能保证各自所得的三维信息能够相互匹配，以得到物体完整的三维信息。另一方面，在三维信息采集装置中，相机的成本在整体正本中所占比例通常超过半数。

发明内容

本申请的实施例的目的是：提供一种镜像式三维信息的采集方法及装置，以解决现有三维信息采集系统中两台相机同步造成的系统复杂问题，同时降低三维信息采集装置的成本。

第一方面，本申请的一可能的实施方案提供了一种三维信息采集装置，包括：

一光源，用于对待测物体进行扫描；

一基准参考单元，设置于所述待测物体远离所述光源的一侧，朝向所述光源一侧为一测量基准面；

一图像采集单元和一反射镜；

所述图像采集单元设置于所述光源与所述待测物体之间的光路的一侧；所述反射镜设置于所述光路的另一侧，并且反射面朝向所述待测物体；所述图像采集单元用于采集同时包含所述待测物体及所述待测物体在所述反射镜中所成镜像的图像。

第二方面，本申请的一可能的实施方案提供了一种镜像式三维信息采集方法，包括：

通过光源对待侧物体进行扫描，在所述待测物体上形成表面光斑信息；

在所述光源与所述待测物体之间的一光路的一侧设置一图像采集单元，在所述光路的另一侧设置一反射面朝向所述待测物体的反射镜，所述图像采集单元用于采集同时包含所述待测物体及所述待测物体在所述反射镜中所成镜像的图像；

分析所述图像，得到与所述扫描对应的所述待测物体表面的三维信息。

本申请实施例的至少一个实施方案与现有技术相比，其显著优点为：1)单相机采集图像不存在双相机同步问题从而降低了采集装置的复杂性，2)与双目视觉相比减少了一个相机，大大降低了三维信息采集系统的成本。

附图说明

图1为本申请实施例一种镜像式三维信息采集装置的结构示意框图；