CN109470143B - 外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法 - Google Patents
外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109470143B CN109470143B CN201811496655.7A CN201811496655A CN109470143B CN 109470143 B CN109470143 B CN 109470143B CN 201811496655 A CN201811496655 A CN 201811496655A CN 109470143 B CN109470143 B CN 109470143B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- light source
- external light
- scanning
- resolution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 7
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法光学非接触三维测量领域，具体涉及一种利用立体视觉与扫描放大测量系统联用测量大尺度三维物体形貌、形变、位移等的装置和方法；该装置由两个外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置及外部光源组成，每一个外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置由扫描视觉模块组成；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，利用扫描视觉模块逐点扫描整个物体；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。
Description
技术领域
本发明属于光学非接触三维测量领域，更具体的说涉及一种外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法。
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，立体视觉测量系统的分辨力相对都不高，最先进的立体视觉测量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测量系统无法满足日益提高的分辨力要求。
发明内容
本发明公开了外部光源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扫描放大测量模块，使得整个系统的等效焦距得到提升，从而提高了整个系统的分辨力，而且扫描放大测量系统的引入本身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，外部光源的引入使得光源更加均匀。
本发明的目的是这样实现的：
外部光源高分辨力立体视觉测量系统，包括：
三维被测物体和多个外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置；
外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置，包括外部照明模块、扫描视觉模块；
所述外部照明模块为：外部光源；
所述扫描视觉模块为：摄影镜头、场镜二、物镜、管镜、场镜一、扫描透镜、二维振镜、聚焦透镜、针孔和PMT探测器；
所述外部照明模块中外部光源发出激光(或其他光)，照射到三维物体上，三维被测物体表面发出的反射光依次经过摄影镜头、场镜二、物镜、管镜、场镜一、扫描透镜、二维振镜、聚焦透镜、针孔后被PMT探测器收集。
优选的，所述单目测量装置的成像方式为振镜扫描成像，扫描放大测量系统针孔的引入可以提高收集信号的信噪比。
优选的，所述单目测量装置场镜一和场镜二的引入可以匹配视场从而无需额外的运动扫描机构即可实现全摄像物镜视场成像。
优选的，所述单目测量装置由外部照明提供照明光源，以解决光干涉串扰问题。
一种外部光源高分辨力立体视觉测量方法，包括以下步骤：
步骤a、对每一单目测量装置进行单目矫正；
步骤b、对整体立体视觉测量系统进行矫正；
步骤c、将三维被测物体放置在清晰成像处并对三维被测物体进行成像并计算形貌。
有益效果：
本发明通过引入扫描放大测量模块，使得整个系统的等效焦距得到提升，从而提高了整个系统的分辨力，而且扫描放大测量系统的引入本身可以提高系统的分辨率并且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)且外部光源的引入可以解决单独照明时引入的串扰同时降低光路复杂度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图1中：1三维被测物体、2摄影镜头、3场镜二、4物镜、5管镜、6场镜一、7扫描透镜、8二维振镜、9聚焦透镜、10针孔、11PMT探测器和12外部光源。
具体实施方式
根据本发明的一具体实施例，提供一种外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法，用以三维物体高分辨力成像。
实施例1
参阅附图1，本发明提供了一种外部光源高分辨力立体视觉测量系统，包括：
三维被测物体1和至少两个外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置；
外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置包括外部照明模块、扫描视觉模块；
外部照明模块为：外部光源12；
扫描视觉模块为：摄影镜头2、场镜二3、物镜4、管镜5、场镜一6、扫描透镜7、二维振镜8、聚焦透镜9、针孔10和PMT探测器11；
照明模块中外部光源12发出激光，照射到三维被测物体1上，三维被测物体1表面发出的反射光依次经过摄影镜头2、场镜二3、物镜4、管镜5、场镜一6、扫描透镜7、二维振镜8、聚焦透镜9、针孔10后被PMT探测器11收集。
为了进一步优化上述技术方案，单目测量装置的成像方式为振镜扫描成像，扫描放大测量系统针孔的引入可以提高收集信号的信噪比。
为了进一步优化上述技术方案，单目测量装置场镜一和场镜二的引入可以匹配视场从而无需额外的运动扫描机构即可实现全摄像物镜视场成像。
为了进一步优化上述技术方案，单目测量装置由外部照明模块提供照明光源，以解决光干涉串扰问题。
本发明还提供了一种外部光源高分辨力立体视觉测量方法，包括以下步骤：
步骤a、对每一单目测量装置进行单目矫正；
步骤b、对整体立体视觉测量系统进行矫正；
步骤c、将三维被测物体放置在清晰成像处并对三维被测物体进行成像并计算形貌。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化或方法改进，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.外部光源高分辨力立体视觉测量系统，其特征在于，包括：
三维被测物体（1）和多个外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置；
外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置包括外部照明模块、扫描视觉模块；
所述外部照明模块为：外部光源（12）；
所述扫描视觉模块为：摄影镜头（2）、场镜二（3）、物镜（4）、管镜（5）、场镜一（6）、扫描透镜（7）、二维振镜（8）、聚焦透镜（9）、针孔（10）和PMT探测器（11）；
所述外部照明模块中外部光源（12）发出激光，照射到三维被测物体（1）上，三维被测物体（1）表面发出的反射光依次经过摄影镜头（2）、场镜二（3）、物镜（4）、管镜（5）、场镜一（6）、扫描透镜（7）、二维振镜（8）、聚焦透镜（9）、针孔（10）后被PMT探测器（11）收集；
扫描放大测量系统包括：场镜二（3）、物镜（4）、管镜（5）、场镜一（6）、扫描透镜（7）、二维振镜（8）、聚焦透镜（9）、针孔（10）和PMT探测器（11）。
2.根据权利要求1所述的外部光源高分辨力立体视觉测量系统，其特征在于，所述单目测量装置的成像方式为振镜扫描成像，扫描放大测量系统针孔的引入可以提高收集信号的信噪比。
3.根据权利要求1所述的外部光源高分辨力立体视觉测量系统，其特征在于，所述单目测量装置由外部照明模块提供照明光源。
4.根据权利要求1所述的外部光源高分辨力立体视觉测量系统实现外部光源高分辨力立体视觉测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、对每一外部光源高分辨力立体视觉单目测量装置进行单目矫正；
步骤b、对整体外部光源高分辨力立体视觉测量系统进行矫正；
步骤c、将三维被测物体放置在清晰成像处并对三维被测物体进行成像并计算形貌。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811496655.7A CN109470143B (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811496655.7A CN109470143B (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109470143A CN109470143A (zh) | 2019-03-15 |
| CN109470143B true CN109470143B (zh) | 2020-07-28 |
Family
ID=65674843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811496655.7A Expired - Fee Related CN109470143B (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109470143B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110210511A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-09-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于余弦测度的改进pca-sift图像配准方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2568388B2 (ja) * | 1994-09-15 | 1997-01-08 | シーケーディ株式会社 | 形状計測装置 |
| DE69635891T2 (de) * | 1995-06-22 | 2006-12-14 | 3Dv Systems Ltd. | Verbesserte optische kamera zur entfernungsmessung |
| CN1060566C (zh) * | 1997-09-19 | 2001-01-10 | 清华大学 | 一种基于线阵型电荷耦合摄像器件的二维位置测量装置 |
| US6801260B1 (en) * | 2000-02-15 | 2004-10-05 | Accu-Sort Systems, Inc. | Automatic focusing camera with moving mirror between fixed lens and fixed image sensor |
| TW498152B (en) * | 2000-09-11 | 2002-08-11 | Olympus Optical Co | Confocal microscope |
| JP2005059440A (ja) * | 2003-08-14 | 2005-03-10 | Brother Ind Ltd | インクジェットヘッド記録装置、インクジェット記録方法及びプログラム |
| CN101377410A (zh) * | 2008-10-10 | 2009-03-04 | 哈尔滨工业大学 | 基于超精密回转扫描的大口径非球面测量装置与方法 |
| CA2763826C (en) * | 2009-06-17 | 2020-04-07 | 3Shape A/S | Focus scanning apparatus |
| US9798130B2 (en) * | 2014-01-09 | 2017-10-24 | Zygo Corporation | Measuring topography of aspheric and other non-flat surfaces |
| CN204008465U (zh) * | 2014-04-28 | 2014-12-10 | 江苏天宁光子科技有限公司 | 一种荧光共焦显微成像系统 |
| CN105891075B (zh) * | 2016-04-12 | 2019-01-22 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种多点协同激光模组及气体检测系统 |
| CN108036737B (zh) * | 2017-12-12 | 2019-11-12 | 南京信息工程大学 | 一种全场照明快照式检测反射面面形的装置及方法 |
-
2018
- 2018-12-07 CN CN201811496655.7A patent/CN109470143B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109470143A (zh) | 2019-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108648232B (zh) | 一种基于精密二轴转台的双目立体视觉传感器一体式标定方法 | |
| CN109166154A (zh) | 用于光场三维粒子图像重构的光场相机校准方法 | |
| JP6304244B2 (ja) | ３次元形状計測装置、３次元形状計測方法及び３次元形状計測プログラム | |
| CN109084959B (zh) | 一种基于双目测距算法的光轴平行度校正方法 | |
| CN102878925A (zh) | 双目摄像机和单个投影光源同步标定方法 | |
| Zou et al. | High-accuracy calibration of line-structured light vision sensors using a plane mirror | |
| CN105004324A (zh) | 一种具有三角测距功能的单目视觉传感器 | |
| Gong et al. | Axial-stereo 3-D optical metrology for inner profile of pipes using a scanning laser endoscope | |
| JP2008249431A (ja) | ３次元画像補正方法及びその装置 | |
| Chai et al. | Epipolar constraint of single-camera mirror binocular stereo vision systems | |
| CN108175535A (zh) | 一种基于微透镜阵列的牙科三维扫描仪 | |
| Wu et al. | A camera calibration method based on OpenCV | |
| CN108550171B (zh) | 基于交比不变性的含有八卦编码信息的线阵相机标定方法 | |
| Chen et al. | Field-of-view-enlarged single-camera 3-D shape reconstruction | |
| CN109470143B (zh) | 外部光源高分辨力立体视觉测量系统与方法 | |
| CN216621031U (zh) | 一种全向三维扫描系统 | |
| JP2011095131A (ja) | 画像処理方法 | |
| CN107749938A (zh) | 一种用于机器人三维环境感知的单目多聚焦立体视觉装置 | |
| CN109470147B (zh) | 自适应高分辨力立体视觉系统与测量方法 | |
| CN109470146B (zh) | 高分辨力立体视觉系统与测量方法 | |
| CN115265365A (zh) | 一种高精度激光投影视觉三维测量系统 | |
| CN109470144B (zh) | 线扫描高分辨力立体视觉测量系统与方法 | |
| CN109596063B (zh) | 多波长高分辨力立体视觉测量装置与方法 | |
| CN109579700B (zh) | 盘扫描高分辨力立体视觉测量系统与方法 | |
| CN104729404B (zh) | 高速3d工业数字显微镜 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200728 Termination date: 20211207 |