[发明专利]基于线结构光的360°轮廓测量装置及方法

权利要求书

1.基于线结构光的360°轮廓测量装置，其特征在于，包括

三只均匀分布在被测物体周围，用于发出能够覆盖被测物体360°完整截面的扇形激光的半导体线激光器；

三个均匀分布在被测物体周围，用于采集被测物体360°完整截面的激光照明图像的摄像机；

用于对摄像机采集到的图像进行图像处理的计算机；

半导体激光器分别通过并口连接计算机，摄像机分别通过图像采集卡与计算机相连。

2.根据权利要求1所述的基于线结构光的360°轮廓测量装置，其特征在于，所述摄像机与半导体激光器交叉分布，三个摄像机和半导体激光器固定在同一个刚性金属结构架上，被测物体位于刚性金属结构架的中心位置。

3.根据权利要求1所述的基于线结构光的360°轮廓测量装置，其特征在于，所述计算机用于对采集到的图像进行锁定成像、均值滤波、图像二值化、图像标定还原、图像融合和图像细化处理。

4.根据权利要求1所述的基于线结构光的360°轮廓测量装置，其特征在于，所述摄像机的光轴与半导体线激光器发出的线结构光的光切面有一个30°～45°的夹角。

5.如权利要求1～4任意一项所述的基于线结构光的360°轮廓测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集物体在包含背景光下的光带图像，启动程序开始测量，计算机通过并口发出高电平，驱动三只半导体线激光器发射激光；计算机通过另一并口发出脉冲信号触发三个摄像机进行图像采集；三个摄像机获取的图像是被测物体在包含背景光下的光带图像，每个摄像机获取大于被测物体表面1/3的部份图像；

S2、采集被测物体表面的背景光图像，计算机通过并口发出低电平，驱动半导体线激光器关闭；同时计算机通过另一并口发出脉冲信号通知摄像机获取下一帧图像；此时摄像机获取的图像是被测物体表面的背景光图像，没有激光光带；

S3、图像处理，将摄像机采集到的图像上传至计算机，计算机对每个摄像机采集到的两帧图像进行处理，包括以下子步骤：

S31、锁定成像，消除背景光，获得被测物体原始的轮廓图像；

S32、均值滤波，消除原始轮廓图像噪声；

S33、图像二值化，将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，减少图像中的数据量，凸显出目标的轮廓；

S34、图像标定还原，利用各摄像机的标定参数对畸变图像进行校正；

S35、图像融合，对校正后的三幅图像按顺序进行融合；

S36、图像细化，提取轮廓骨架。

6.根据权利要求5所述的基于线结构光的360°轮廓测量方法，其特征在于，所述步骤S32的具体实现方法为：均值滤波的原理为：

f(x,y)=1mnΣ(s,t)∈sxyg(s,t)]]>

其中，g(s,t)为有噪声的原始轮廓图像；f(x,y)为进行均值滤波操作后的图像；S_xy表示中心点在(x,y)处、大小为m×n的矩形子图像窗口的一组坐标；

均值滤波的具体操作方法是：利用S_xy窗口模板来滑动遍历整幅图像g(s,t)，用窗口模板的均值来替换模板中心像素的灰度值。

7.根据权利要求5所述的基于线结构光的360°轮廓测量方法，其特征在于，所述步骤S34中图像标定还原过程中所采用的世界坐标系是以同一个标定板建立的，即三个摄像机的标定处于同一个世界坐标系中。