[实用新型]一种目标空间坐标的柔性立体视觉测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机器视觉测量领域，是一种大尺度立体视觉测量系统。该装置可广泛应用于工业中的工件检测、场景的深度感知、物体三维扫描和反向工程等领域。

背景技术

计算机视觉是用计算机实现人的视觉功能——对客观世界的三维场景的感知、识别和理解。机器视觉是建立在计算机视觉理论基础上，偏重于计算机视觉技术的工程化。随着电子、计算机和信号处理等相关技术的发展，机器视觉得到了迅速发展，并且由于其具有非接触、实时性好、可视化好、自动化和智能性高等优点，在经济建设、科学研究和国防建设等重大领域得到广泛地应用。

目前，立体视觉测量的方式主要有固定式双目视觉测量、浮动式测量和旋转式柔性双目测量。双目视觉测量是利用两个已知内参数CCD相机从不同角度同时拍摄物体，再用这两幅图像重构被测物体。

固定式双目测量是指先利用场景中若干已知空间坐标的控制点标好CCD相机的外参数，然后利用被测物体的像面信息来重构被测物体。若要改变视场，就必须整体移动固定式双目测量系统，在移动过程中很难保证左右CCD相机的相对位置固定不变，这就会影响到该系统的测量精度。因此，这种测量方法比较繁琐，而且对测量环境有较高的要求。

浮动式测量可以分为浮动式单目测量、浮动式双目测量和浮动式多目测量。浮动式测量可以利用场景中的若干已知空间坐标的控制点来标定CCD相机的外参数。但是，如果要扩大或改变视场就必须重新利用场景中的控制点来标定CCD相机的外参数，这就给测量带来了许多额外的环节，使得测量的效率并不高。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型针对大范围内坐标测量的需求，提出了一种目标空间坐标的柔性立体视觉测量装置及方法。

实现上述目的的技术解决方案如下：

一种目标空间坐标的柔性立体视觉测量装置该装置包括两台视觉测量部件和数控转台4、机架5、网络数据线6以及计算机7；

所述视觉测量部件和数控转台4分别通过网络数据线6与计算机7连接，视觉测量部件输出被测物体的二维图像信息；数控转台4输出空间姿态信息；

视觉测量部件包括面阵CCD相机3和工业定焦镜头2，面阵CCD相机3安装在数控转台4；

所述数控转台4是用于支撑视觉测量部件，并控制视觉测量部件运动，使视觉测量部件根据被测物体1的空间姿态转动各个不同工位，获取数控转台4空间姿态信息；

所述计算机7用于接收、存储视觉测量部件获取的被测物体1图像信息和数控转台4空间姿态信息；并将被测物体1图像信息和数控转台4空间姿态信息融合处理，重构被测物体1的空间坐标。

所述数控转台是三维旋转工作台，具有6个自由度，用于支撑视觉测量部件，并控制视觉测量部件运动，使视觉测量部件根据被测物体的空间姿态转动各个不同工位，获取数控转台空间姿态信息；两台数控转台之间的距离为0.8米～500米，视觉测量部件距离被测物体之间的距离为0.9米～200米。

所述面阵CCD相机3的有效像素范围为1000像素×1000像素～4096像素×4096像素，工业定焦镜头2的选用焦距范围为16毫米～1000毫米。

本实用新型的有益技术效果：柔性立体视觉测量是利用可知运动的数控转台来计算视觉测量部件的外参数。那么每次转动视觉测量部件都不用重新标定外参数，只需要记录转台的空间姿态，然后计算视觉测量部件的外参数。柔性立体视觉测量不仅具有较高的测量精度，还可以解决测量范围的局限性。

附图说明

图1是本实用新型装置的结构图。

其中标号：1为被测物体，2为工业定焦镜头，3为面阵CCD相机，4为数控转台，5为机架，6为网络数据线，7为计算机。

图2是本实用新型视觉测量部件坐标系与世界坐标系的关系图。

图3是本实用新型基于数控转台的柔性立体视觉测量的坐标系转换图。

图4是本实用新型所述标定方法的流程图。

图5是本实用新型所述测量方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型技术方案中所涉及的各个细节问题。

参见图1，本实用新型目标空间坐标的柔性立体视觉测量装置包括两台视觉测量部件和数控转台4、机架5、网络数据线6以及计算机7。视觉测量部件和数控转台4分别通过网络数据线6与计算机7连接，视觉测量部件输出被测物体的二维图像信息；数控转台4输出空间姿态信息。