[发明专利]一种用于3D扫描图像匹配的工业相机及系统

说明书

技术领域

本发明涉及3D扫描领域，尤其涉及一种用于3D扫描图像匹配的系统提供一种用于3D扫描图像匹配的工业相机。

背景技术

近年来，随着工业4.0概念的提出，3D扫描逐渐走出实验室，走向现实。随着3D扫描技术的发展，3D扫描技术被广泛应用的各行各业。尤其在人体数字化，工业在线检测，服装CAD等行业应用尤为广泛。而在上述应用中经常会应用到双相机或者多个相机同时进行采集图像数据后通过软件计算合成3D图像。通过引进多个图像传感器采集图像，能大幅提高采集图像的质量和效率。不同相机在同一时间，不同角度对同一目标物进行图像数据采集，然后将图像数据上传到上位机，运行于上位机的软件把不同相机同时采集的图像数据进行合成3D图像。如果要想得到高精度的3D图像，就要求所有与上位机相连接参与采集图像数据的工业相机在同一时刻曝光采集图像数据。为了实现多台工业相机在同一时刻曝光采集图像，传统的方式是通过主控端的上位机连续向所连接的工业相机分别发送指令要求曝光。这种方法首先忽略了上位机运行的操作系统一般都是多任务非实时操作系统，使用计算机语言描述的要求曝光的指令语句即使在形式上是连续执行的，但由于线程调度的问题，在实际执行语句的时刻有比较大的时间偏差，而且也很难确定偏差的时长。其次，上位机向工业相机发送曝光指令一般都是通过计算机总线完成的，一般的计算机总线，如USB总线、网线都是使用非等时传输指令，电脑指令通过总线统一发送，但到达不同工业相机的时刻却存在比较大的时间偏差，并且很难确定偏差的时长。最终，基于上述两个因素，上位机所连接的多台工业相机的实际曝光时刻就存在无法确定的偏差。

上述方法存在的第二个问题是，相机的曝光和传输是分离的，相机曝光产生的图像数据传输到上位机的时刻也是不确定的，上位机无法准确对不同相机上传的图片进行分组处理。

综上所述，如何精确控制多个工业相机的曝光时间，保证多相机获取的影像在时间、空间上的一致性非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于3D扫描图像匹配的工业相机及系统，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于3D扫描图像匹配的工业相机，包含数字逻辑电路模块部分,CPU（运算和控制核心）模块和感光芯片曝光模块。工业相机的CPU模块负责与相连的上位机通讯，负责将相机曝光产生的图像数据上传。数字逻辑电路模块负责接受相机CPU的工作指令和对外接受和发送信号，同时对相机的曝光模块发送曝光指令信号。感光芯片曝光模块在接受到上述数字逻辑电路模块发来的曝光指令后曝光图像。

基于上述的工业相机，本发明还提供一种用于3D扫描图像匹配的系统。包括上位机，上述工业相机。进一步的，上述工业相机包括主相机，从相机一，从相机二，从相机N（N为常数，是根据实际需要来决定连接上位机的相机数量）。主相机和从相机与上位机通过接口相连接，所有的从相机和主相机通过接口相连接。

相应的本发明提供的一种用于3D扫描图像匹配的系统包括如下步骤：

上位机发送曝光计数给主相机的CPU，该曝光计数作为主相机的启动指令。主相机CPU在接受到曝光计数后发送曝光指令给主相机的数字逻辑电路模块并要求数字逻辑电路控制在时间T1后对主相机的感光芯片模块进行曝光，时间T1可通过软件接口进行设定。主相机数字逻辑电路模块在接受到曝光指令后通过电路编码向与之相连接的从相机的数字逻辑电路模块发送曝光计数，发送时间不变且可测量为T2。从相机的数字电路模块在接受到主相机发来的曝光计数后，在时间（T1-T2）后向各自的感光芯片模块发送曝光指令。在从相机完成曝光后，从相机各自的CPU模块将曝光的图像数据和从各自数字逻辑电路读取出的曝光计数一起上传给上位机。上位机将接受到的主相机和从相机上传的图像数据进行判断处理。

本发明提供的一种用于3D扫描图像匹配的工业相机及系统可以：控制所有和上位机相连的工业相机在相同时刻曝光，保证上位机接受到的不同相机曝光的图像数据是同一时刻曝光产生的，提高3D图像处理的精度。

附图说明

图1 为本发明实施例提供一种用于3D扫描图像匹配系统结构示意图。

图2 为本发明实施例提供一种基于双相机采集图像的3D扫描图像匹配流程图。

具体实施方式