[发明专利]一种基于双目相机及结构光编解码的测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于双目相机及结构光编解码的测量系统及方法，测量系统包括控制主机、投影仪和2台相机；投影仪和2台相机均受控于控制主机；投影仪位于2台灰度相机之间；控制主机形成结构条纹光并将需要投影的图像传输给投影仪；由投影仪将结构条纹光投射到作为投影对象的被测物上；2台灰度相机并排布置形成双目灰度相机组，由该2台灰度相机分别获取左右投影图像；并将获取的左右投影图像发送到控制主机；控制主机还用于对左右投影图像进行解码、条纹匹配以及视差计算从而实现对被测物的三维视觉重建。该基于双目相机及结构光编解码的测量系统及方法易于实施，成像及测量速度快。

技术领域

本发明涉及一种基于双目相机及结构光编解码的测量系统及方法。

背景技术

近二三十年以来，随着计算机技术的高速发展，计算机视觉的应用已经从固定的二维平面过渡到了直观灵活的立体三维。在生产高度自动化的工业时代传统的二维测量和三维接触式测量方法已经不能满足现代生产的需求，因此，现代化的工业生产对三维非接触式测量提出了迫切的需求。

光学三维测量技术是一种非接触式测量，具有测量精度高，容易实现且能够测量表面复杂的物体等优点，所以光学三维测量技术已经广泛的应用于视觉导航、工业检测等领域。结构光测量技术是一种典型的光学测量方法，被广泛的应用于逆向工程、工业检测、艺术雕像外观恢复，医学整容美容等领域，随着三维测量技术的不断发展，测量精度的要求也越来越高。

在工业检测领域中，比如涡轮机的叶片、汽车车身的震动、飞行器的机翼风洞测试引起的变形和震动等都需要对它们的关键部件的震动、变形、运动的三维信息进行测量，分析其性能，从而保证其质量和安全。而且我们还能对产品的设计和加工过程进行及时的反馈，进一步提高其技术性能。在产品设计过程中，人们也越来越注重面向客户的个性化设计如鞋子、服装、眼镜等行业通过获取人体的局部或者整体的三维信息，更加有利于产品个性化的设计与快速加工。

目前，在三维测量领域中，大多数的测量方法都是基于被测物体表面特征的，效果比较好。但是，对被测物体表面无纹理或者纹理较少的物体的检测效果不理想。随着工业生产自动化的高速发展，工业上对于物体表面无纹理或者纹理较少的物体的检测需求越来越大，但是目前的三维检测技术并不能完全满足其需求。

因此，有必要设计一种基于双目相机及结构光编解码的测量系统及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于双目相机及结构光编解码的测量系统及方法，该基于双目相机及结构光编解码的测量系统及方法易于实施，成像及测量速度快。

发明的技术解决方案如下：

一种基于双目相机及结构光编解码的测量系统，包括控制主机、投影仪和2台相机；投影仪和2台相机均受控于控制主机；投影仪位于2台灰度相机之间；

控制主机形成结构条纹光并将需要投影的图像传输给投影仪；由投影仪将结构条纹光投射到作为投影对象的被测物上；

2台灰度相机并排布置形成双目灰度相机组，由该2台灰度相机分别获取左右投影图像；并将获取的左右投影图像发送到控制主机；

控制主机还用于对左右投影图像进行解码、条纹匹配以及视差计算从而实现对被测物的三维视觉重建。

所述的结构条纹光为5元3阶的非重复的De Bruijn序列；所述序列为：

{2,5,4,1,3,5,4,5,2,3,5,1,2,1,2,3,2,5,3,1,4,1,2,5,1,4,3,1,3,4,1,5,4,3,2,1,4,2,1,3,2,4,5,4,2,5,2,4,2,4,1,4,5,1,5,1,3,1,2,4,3,5,2,1,5,3,2,3,4,3,4,5,3,5,3,4,2,3,1,5}。

在相邻的彩色条纹之间设有黑色条纹作为间隔，使彩色条纹边缘更加清晰，增强条纹识别的抗干扰能力；