[发明专利]盘扫描高分辨力立体视觉测量系统与方法

说明书

本发明公开了盘扫描的高分辨力立体视觉测量装置与方法，具体涉及一种利用立体视觉与盘扫描放大测量系统联用快速测量大尺度三维物体形貌、形变、位移等的装置和方法；该装置两个及以上盘扫描高分辨力立体视觉单目测量装置组成，每一个盘扫描高分辨力立体视觉单目测量装置包括激光照明模块、视觉摄像模块、盘扫描放大测量模块；该方法首先将待测物体放置在本装置视场范围及清晰成像范围内；其次，利用扫描放大测量模块通过摄像模块点扫描整个物体；利用视觉三维成像原理对采集到的图片进行处理得到高分辨力的物体三维形貌；本发明可以显著提高大尺度视觉系统的测量分辨力。

技术领域

本发明涉及立体视觉测量系统与方法，并具体涉及一种盘扫描高分辨力立体视觉测量系统与方法属于光学非接触三维测量领域。

背景技术

立体视觉是计算机视觉领域的一个重要课题，它的目的在于重构场景的三维几何信息。立体视觉的研究具有重要的应用价值，其应用包括移动机器人的自主导航系统，航空及遥感测量，工业自动化系统等。目前，立体视觉系统的分辨力相对都不高，最先进的立体视觉系统的分辨力一般为万分之一的视场大小，也就是针对大视场（米级）进行测量时，系统的分辨力为毫米级，但是随着科技的发展，高精度、高分辨力测量越来越受重视，导致目前存在的立体视觉系统无法满足日益提高的分辨力要求。

因此，如何设计出一种高分辨力立体视觉测量系统与方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明公开了盘扫描高分辨力立体视觉测量系统与方法，该装置与方法通过引入盘扫描放大测量模块，使得整个系统的等效焦距和扫描速度得到提升，从而提高了整个系统的分辨力，而且CCD前针孔阵列的引入可以提高信噪比有利于后续的图像处理（配准、特征点定位等等）并且场镜的视场一般较大可完全匹配摄像物镜因此不需要附加扫描机构即可实现大视场。

盘扫描高分辨力立体视觉测量系统，其特征在于，包括至少两个高分辨力立体视觉单目测量装置；

所述高分辨力立体视觉单目测量装置包括激光照明模块、视觉摄像模块和盘扫描放大测量模块；

所述激光照明模块包括：激光器、准直器、可旋转的盘-微透镜阵列、PBS、第一可旋转的盘-针孔阵列、透镜、第一场镜、管镜、1/4波片、物镜、第二场镜和摄影镜头；

所述激光照明模块中激光器发出激光，准直后形成平行光，经过可旋转的盘-微透镜阵列后形成多束汇聚光，经过PBS反射后再经过第一可旋转的盘-针孔阵列形成多个点光源，后经过透镜后聚焦于第一场镜主面位置处，光束经过管镜后形成多束平行光后经1/4波片后被物镜聚焦于第二场镜主面位置，再经摄影镜头聚焦于三维被测样品表面形成多聚焦光斑，所述聚焦光斑照射样品表面，发出反射光；

所述视觉摄像模块包括：摄影镜头、第二场镜、物镜、1/4波片、

管镜、第一场镜、透镜、第一可旋转的盘-针孔阵列、PBS、聚焦透镜、第二可旋转的盘-针孔阵列和CCD；

所述三维被测样品表面发出的反射光依次经过摄影镜头、第二场镜、物镜、1/4波片、管镜、第一场镜、透镜、第一可旋转的盘-针孔阵列、PBS、聚焦透镜、第二可旋转的盘-针孔阵列后被CCD收集。

所述盘扫描放大测量模块包括：激光器、准直器、可旋转的盘-微透镜阵列、PBS、第一可旋转的盘-针孔阵列、透镜、第一场镜、管镜、1/4波片、物镜、第二场镜、PBS、聚焦透镜、第二可旋转的盘-针孔阵列和CCD；

所述盘扫描放大测量模块按照信号光传播方向依次为激光器、准直器、可旋转的盘-微透镜阵列、PBS、第一可旋转的盘-针孔阵列、透镜、第一场镜、管镜、1/4波片、物镜、第二场镜、物镜、1/4波片、管镜、第一场镜、透镜、第一可旋转的盘-针孔阵列、PBS、聚焦透镜、第二可旋转的盘-针孔阵列和CCD；