[发明专利]获取物体三维信息的方法、装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及三维成像技术领域，特别是涉及一种获取物体三维信息的方法、装置和系统。

背景技术

激光打标机需要先获取被打标物体的三维信息，然后才能在被打标物体上准确地进行激光三维打标。传统技术中获取三维信息通常需要借助AutoCAD、3DS MAX等专业三维处理软件人工处理完成，这种方式十分耗时，而且精度易受人为因素影响。另一种获取三维信息的方式是借助接触式测量仪、激光扫描仪等仪器来获取物体模型，这种方式虽然精度上有了提高，但这些设备可能会对被打标物体带来损害，因而限制了其应用的范围。

近年来，随着计算机视觉技术的发展，出现了基于视觉系统的获取物体三维信息的方法。视觉系统分为主动视觉系统和被动视觉系统。被动视觉系统一般包括位于不同位置的多台摄像机，从而在不同位置拍摄多福物体图像来获得物体的三维信息，基于被动视觉系统的获取物体三维信息的方法，需要找到多个不同图像之间的匹配关系，这一直是计算机视觉领域的一个难题，从而限制了这类方法的应用。主动视觉系统则一般采用结构光的方式，通常包括一台摄像机和一个光栅投影设备，光栅投影设备向物体投射网格等图案，摄像机拍摄得到这些投射的图案在物体表面形成的图像，从而利用特定算法计算获得物体的三维信息。但基于主动视觉系统的获取物体三维信息的方法，需要专门的光栅投影设备，会增加额外的成本，而且利用主动视觉系统获取物体三维信息，将该三维信息传递给激光打标机，再利用激光打标机来打标，操作过于繁琐。

发明内容

基于此，有必要针对传统的基于主动视觉系统的获取物体三维信息的方法需要专门的光栅投影设备形成结构光，导致成本高的技术问题，提供一种获取物体三维信息的方法、装置和系统。

一种获取物体三维信息的方法，所述方法包括：

将激光扫描头的焦点对焦到基准平面上；

控制所述激光扫描头发出的激光束在所述基准平面上所形成的光斑移动，以覆盖放置于所述基准平面上的被扫描物体而进行相对于所述基准平面平行的多条平行直线扫描，并通过固定视野的相机拍摄每条扫描线的图像；

根据拍摄的多幅图像计算获得所述被扫描物体的三维信息。

一种获取物体三维信息的装置，所述装置包括：

对焦模块，用于将激光扫描头的焦点对焦到基准平面上；

直线扫描模块，用于控制所述激光扫描头发出的激光束在所述基准平面上所形成的光斑移动，以覆盖放置于所述基准平面上的被扫描物体而进行相对于所述基准平面平行的多条平行直线扫描，并通过固定视野的相机拍摄每条扫描线的图像；

计算模块，用于根据拍摄的多幅图像计算获得所述被扫描物体的三维信息。

一种获取物体三维信息的系统，所述系统包括激光器、激光扫描头、固定视野的相机和控制装置；所述激光扫描头和所述相机分别与所述控制装置连接；

所述激光器用于产生激光束；

所述激光扫描头用于在所述控制装置控制下对焦到基准平面上，将所述激光器产生的激光束反射到基准平面上形成光斑，控制所述光斑沿所述基准平面移动，以覆盖放置于所述基准平面上的被扫描物体而进行相对于所述基准平面平行的多条平行直线扫描；

所述相机用于拍摄每条扫描线的图像；

所述控制装置用于根据拍摄的多幅图像计算获得所述被扫描物体的三维信息。

上述获取物体三维信息的方法、装置和系统，在对焦到基准平面上后，进行多次平行的直线扫描而获得每条扫描线的图像，且由于相机的视野是固定的，这样多幅图像之间的匹配关系是可直接确定的，从而可以根据拍摄获得的多幅图像来计算获得被扫描物体整体的三维信息，不需要专门的光栅投影设备来产生结构光，成本低。

附图说明

图1为一个实施例中获取物体三维信息的系统的组成结构示意图；

图2为一个实施例中扫描被扫描物体时各个操作的时序图；

图3为一个具体实例中相机拍摄获得的4条扫描线的图像；

图4为一个实施例中激光扫描头的组成结构示意图；

图5为一个实施例中采用如图4所示的激光扫描头控制投射到基准平面上的光斑移动的原理示意图；

图6为一个实施例中获取物体三维信息的方法的流程示意图；

图7为一个实施例中控制激光扫描头发出的激光束在基准平面上所形成的光斑移动，以覆盖放置于基准平面上的被扫描物体而进行相对于所述基准平面平行的多条平行直线扫描，并通过固定视野的相机拍摄每条扫描线的图像的步骤的流程示意图；