[发明专利]旋转柱面镜高分辨力立体视觉系统与测量方法

说明书

旋转柱面镜旋转柱面镜高分辨力立体视觉系统与测量方法光学非接触三维测量领域，具体涉及一种利用立体视觉与旋转扫描测量模块联用测量大尺度三维物体形貌、形变、位移等的装置和方法；该系统的两个及以上旋转柱面镜高分辨力立体视觉单目测量装置组成，每一个旋转柱面镜高分辨力立体视觉单目测量装置包括激光照明模块、视觉摄像模块、旋转扫描测量模块；该方法首先将待测物体放置在本装置视场范围及清晰成像范围内；其次，利用旋转扫描测量模块通过摄像模块扫描整个物体；利用视觉三维成像原理对采集到的图片进行处理得到高分辨力的物体三维形貌；本发明可以显著提高大尺度视觉系统的测量分辨力。

技术领域

旋转柱面镜高分辨力立体视觉系统与方法属于光学非接触三维测量领域。

背景技术

立体视觉是计算机视觉领域的一个重要课题，它的目的在于重构场景的三维几何信息。立体视觉的研究具有重要的应用价值，其应用包括移动机器人的自主导航系统，航空及遥感测量，工业自动化系统等。目前，立体视觉系统的分辨力相对都不高，最先进的立体视觉系统的分辨力一般为万分之一的视场大小，也就是针对大视场(米级)进行测量时，系统的分辨力为毫米级，但是随着科技的发展，高精度、高分辨力测量越来越受重视，导致目前存在的立体视觉系统无法满足日益提高的分辨力要求。

发明内容

本发明公开了旋转柱面镜高分辨力立体视觉系统与测量方法，该系统与方法通过引入旋转扫描测量模块，使得整个系统的等效焦距得到提升，从而提高了整个系统的分辨力，针孔的引入本身可以提高信噪比有利于后续的图像处理(配准、特征点定位等等)，场镜的视场一般较大可完全匹配摄像物镜因此不需要附加扫描机构即可实现大视场且旋转柱面镜扫描方式可以降低光路的设计复杂度有利于光路的小型化。

本发明的目的是这样实现的：

旋转柱面镜高分辨力立体视觉系统与测量方法，包括：

多个单目测量装置和三维被测样品。

旋转柱面镜高分辨力立体视觉测量装置的单目测量装置，包括激光照明模块、视觉摄像模块、旋转扫描测量模块；

所述的激光照明模块按照照明光传播方向依次为：激光器、PBS、光阑、透镜、场镜I、管镜、1/4玻片、旋转柱面镜、场镜II和摄影镜头。

所述的视觉摄像模块为：摄影镜头、场镜II、旋转柱面镜、1/4玻片、管镜、场镜I、透镜、光阑、PBS、柱面镜II、狭缝和CCD。

所述的旋转扫描测量模为：激光器、PBS、光阑、透镜、场镜I、管镜、1/4玻片、旋转柱面镜、场镜II、旋转柱面镜、1/4玻片、管镜、场镜I、透镜、光阑、PBS、柱面镜II、狭缝和CCD；

所述的激光照明模块中激光器发出激光，准直后形成平行光，经过PBS反射后再经过光阑和透镜后聚焦于场镜I主面位置处，光束经过管镜后形成平行光后经1/4玻片后被旋转柱面镜聚焦于场镜II主面位置，再经摄影镜头聚焦于三维被测样品表面形成聚焦线光斑，所述的聚焦线光斑照射三维被测样品表面的发出反射光；

所述三维被测样品表面发出的反射光依次经过摄影镜头、场镜II、旋转柱面镜、1/4玻片、管镜、场镜I、透镜、光阑、PBS和柱面镜II、狭缝后被CCD收集。

上述的旋转柱面镜高分辨力立体视觉系统，所述立体视觉系统中在摄像镜头后旋转扫描测量模块用来提高整个系统的等效焦距，提高的倍率取决于所选的线扫描放大测量系统，从而提高整个立体视觉系统的分辨力。

上述的旋转柱面镜高分辨力立体视觉系统，所述立体视觉系统的成像方式为旋转柱面镜扫描成像，狭缝的引入可以提高收集信号的信噪比。

上述的旋转柱面镜高分辨力立体视觉系统，所述立体视觉系统场镜的引入可以匹配视场从而无需额外的运动扫描机构即可实现全视场成像。