[实用新型]一种三维视觉重构自动成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及三维重构成像装置技术领域，具体涉及一种三维视觉重构自动成像系统。

背景技术

人类感知外界信息有80％以上是由视觉获取的。视觉包括了人们对信息的获取、传输、存储与理解的全过程。人们利用照相机、摄像机等仪器获取环境图像，通过计算机技术和信号处理技术实现视觉信息的处理即称为计算机视觉。三维重构是计算机视觉研究的主要内容之一，它被广泛应用在虚拟现实、计算机动画、显微摄影学、物理学、化学、地质学、工业检测、计算流体力学、军事模拟、医学图像等领域。

三维重构主要通过二维图像中的基元图来恢复三维空间，也就是要研究三维空间里的点、线、面的三维坐标与二维图像中所对应点、线、面的二维坐标间的关系，实现定量分析物体大小和空间物体的相互位置关系。换句话说，对图像进行三维重构就是从二维图像中抽取三维信息，通过对这些信息进行分类、加工、综合等一系列处理，在三维空间中重新构造图像的相应形体。因此三维重构通常是几何作图或者摄影成像过程的逆过程。一般通过图像特征点的提取，特征点的自动匹配，三维模型关键点的重构，三维网格的处理，三角化处理等过程生成完整的三维的物体结构。重构完成后，我们可以从任意视角观察物体，重构形成的物体具有三维立体视觉效果。

目前，三维重构系统大致分为以下两类：一类是利用精密的硬件设备，如激光扫描仪、结构光、深度扫描仪等，直接测量出物体表面点的三维坐标。这类方法由于直接对三维物体的空间信息进行处理，精度较高。但是这类方法需要较为精密、复杂的仪器和设备，包括激光扫描装置、数据存储设备等，此类设备十分昂贵，且占用空间巨大，从而限制了该技术的使用场合。另一类三维重构系统是通过照相机成像模型，从二维图像中计算出物体的三维结构。这类方法成本较低，但是重构结果容易受到外界因素影响，例如成像距离和成像角度易受到人为因素影响，较为随意，二维视觉图像信息获取缺乏标准化，导致后期处理效果不佳。因此，设计一种结构简单的三维重构成像支架显得非常必要。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有三维重构成像在拍摄时易受到成像距离和成像角度的人为因素影响的不足，提供一种结构简单，在三维重构成像的拍摄时成像距离和成像角度不易受到人为因素影响，能自动进行拍摄角度的经维度调节的一种三维视觉重构自动成像系统。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：

一种三维视觉重构自动成像系统，包括支架、微控制器、卡座和由电机驱动的转动轴，所述支架包括竖直朝上布置的竖直轴，在竖直轴的顶端水平固定设有水平托盘，在竖直轴上通过转动轴水平转动设有竖直圆环管，并且竖直圆环管的环平面与水平托盘的盘平面垂直，竖直圆环管的圆心与水平托盘的盘心重合；在竖直圆环管的左半竖直圆环管上滑动设有卡座，沿着竖直圆环管的左半竖直圆环管的管心线在左半竖直圆环管上设有与左半竖直圆环管的管腔相连通的滑槽；在竖直圆环管的右半竖直圆环管的管腔内密封滑动设有滑动条，在滑动条下方的右半竖直圆环管的管腔内密封固定设有密封块，从而在滑动条和密封块之间的右半竖直圆环管的管腔内形成密封腔；在右半竖直圆环管上设有与密封腔连通的液压孔，一台固定在转动轴上的液压泵的液流口通过一根导液管对接连接在右半竖直圆环管上的液压孔上；在滑槽内滑动设有滑块，滑动条的上端固定连接在滑块上，卡座固定连接在滑块上，液压泵的控制端与微控制器连接；在竖直轴上固定设有能检测竖直圆环管水平转动角度的角度检测机构。水平托盘采用透光性高的玻璃或者塑料制成。

在使用时，将待重构物放在水平托盘的中央，并将相机固定在竖直圆环管最上端的卡座上，竖直圆环管按照拍摄所需的维度转动角度要求进行旋转，每隔一定的维度角度就进行一次拍摄，例如，每30度拍照一次，一圈共拍摄12次；待一圈拍完后，由微控制器给液压泵加油指令，液压泵启动将液体压入密封腔中，滑动条在液体的挤压力作用下向上移动推动卡座从上往下移动，当卡座移动到设定位置时液压泵停止压入液体，从而变换相机拍摄维度进行新一轮拍摄，如此拍摄即可实现相机对待重构物拍摄所需不同的经度和维度拍摄要求。

本方案结构简单，在三维重构成像的拍摄时成像距离和成像角度不易受到人为因素影响，能自动进行拍摄角度的经维度调节，能有效克服三维重构系统中二维视觉图像信息获取过程中的拍摄角度和拍摄距离不统一的问题，提高信息标准化水平，为二维视觉图像信息的后续三维重构处理提供便利。