[发明专利]一种三维重构系统及三维重构方法

说明书

本发明适用于三维成像技术领域，提供了一种三维重构系统和方法，该系统包括载物装置，其包括可转动的旋转架及设置于旋转架上的载物台，旋转架具有转轴；数据采集装置与载物台间隔设置，用于在旋转架转动到相应角度时采集载物台上的物体的反射光数据，获得物体在对应角度时的单视角数据；数据处理装置，与数据采集装置连接，用于根据单视角数据和重构算法进行三维重构。该系统采用物体转动而探测光路不转动的方式进行测量，可避免探测光路转动而造成的检测效率和精度低的问题，且基于旋转架自身具有较高的定位精度可保证较高的测量精度，不需频繁校正光路，提高三维重构速度；旋转架的转动不会导致系统空间大小变化，有利于重构系统的小型化。

技术领域

本发明属于三维成像技术领域，特别涉及一种三维重构系统及三维重构方法。

背景技术

三维重建(又称“三维重构”)是指对三维物体的形状分布利用数据点云描绘，并在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。早期的三维重建技术主要用于大型物体(如建筑物、汽车等)的测量，随着现代科技及制作工艺的发展，三维重建技术被应用至越来越多的行业中，如：在对小型物体精密加工行业中，通过三维重建监测关键工艺效果及成品质量，降低生产成本并提高良品率。此应用背景对三维重建提出了新的要求：首先，检测速度快，人们希望单位时间内能检测尽可能多的物体；其次，算法计算量小，由于检测数量多，一般为在线检测，复杂的三维重构算法难以实现该目标；再次，检测精度高，加工精度是精密加工的关键参数，对加工效果检测也对精度提出了较高的要求。

现有的三维重构技术主要包括接触式和非接触式两种，其中接触式检测主要用探针扫描物体表面并采集三维形貌，这种方式成本高、用时长，而且有可能造成表面损伤，仅能用于抽样检测，不适合质量监测；非接触式检测主要通过光学方法实现，包括共聚焦、激光扫描、聚焦形貌恢复、白光干涉等，光学方法具有无损、快速、低成本等优势，这对于产品的在线质量监测是有利的。但是，现有光学检测方法依然无法满足许多精密加工工艺效果监测的检测速度要求，制约了其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维重构系统，旨在解决传统光学式三维重构方法检测速度慢的技术问题。

本发明是这样实现的，一种三维重构系统，包括：

载物装置，包括可转动的旋转架以及设置于所述旋转架上的载物台，所述旋转架具有转轴；

数据采集装置，与所述载物台间隔设置，用于在所述旋转架转动到相应角度时采集所述载物台上的物体的反射光数据，获得所述物体在对应角度时的单视角数据；

数据处理装置，与所述数据采集装置连接，用于根据所述单视角数据和重构算法进行三维重构。

进一步地，所述数据采集装置为色散共聚焦数据采集装置，所采集的所述反射光数据为反射光谱数据。

进一步地，所述三维重构系统还包括转轴校正面，所述数据采集装置还用于对所述转轴校正面的反射信号进行采集以获得反射数据，所述数据处理装置还用于根据所述反射数据计算转轴位置，并根据所述转轴位置校正所述重构算法。

进一步地，所述转轴校正面设置在载物台上。

进一步地，所述转轴校正面为漫反射面。

进一步地，所述转轴的初始方向垂直于所述数据采集装置的采集光路。

进一步地，所述载物装置还包括水平平移台，所述数据采集装置包括竖直升降台和设置于所述竖直升降台上的摄像头；

所述旋转架设置于所述水平平移台上；

所述数据采集装置设置于所述竖直升降台上，使所述数据采集装置相对于所述载物台的高度可调；

所述转轴的初始方向平行于所述水平平移台；

所述数据采集装置的采集光路垂直于所述水平平移台。