[发明专利]基于法线检测的三维重建方法、装置、检测装置及系统

权利要求书

1.一种基于物体表面法线检测的三维重建方法，其特征在于，包括：

获取待测物体表面的入射光线图像，其中所述待测物体表面的入射光线图像为面阵相机对待测物体表面被激光器照射后形成的光斑的成像；

对所述入射光线图像进行标定以及计算处理，得到入射光线方程；

获取所述待测物体表面的反射光线图像，其中所述待测物体表面的反射光线图像为面阵相机对经被测物体表面反射在全息膜上的光斑的成像；

对所述反射光线图像通过位姿测量以及计算处理，得到反射光线方程；

根据所述入射光线方程和所述反射光线方程计算得到待测物体表面光斑的梯度信息；

根据获取到的待测物体表面多个光斑的梯度信息对待测物体进行三维重建。

2.根据权利要求1所述的基于物体表面法线检测的三维重建方法，其特征在于，所述对所述入射光线图像进行标定以及计算处理，得到入射光线方程，包括：

获取面阵相机的内参数和外参数，其中所述面阵相机的内参数和外参数为通过对面阵相机标定获得；

根据所述面阵相机的内参数和外参数计算待测物体的表面的光斑在相机坐标系下的坐标；

根据光斑在相机坐标系下的坐标拟合得到所述入射光线方程。

3.根据权利要求2所述的基于物体表面法线检测的三维重建方法，其特征在于，所述根据所述面阵相机的内参数和外参数计算待测物体的表面的光斑在相机坐标系下的坐标，包括：

获取棋盘标定板的图像，其中所述棋盘标定板的图像为通过将棋盘标定板设置在待测物体所在的位置并被面阵相机拍摄后得到的图像；

通过重心法提取光斑在棋盘标定板的图像上的中心位置，并确定激光器发出的入射光线与棋盘标定板的焦点，其中所述光斑为所述激光器照射在所述棋盘标定板上形成；

分别获取多个位于不同于前一位姿的棋盘标定板在相机坐标系下的图像，并重复上述步骤以获得多个激光器的入射光线与棋盘标定板的交点；

根据对面阵相机进行标定获得的旋转和平移矩阵，计算棋盘标定板上的光斑在世界坐标系下的坐标；

计算棋盘标定板上的光斑从世界坐标系到相机坐标系下的坐标。

4.根据权利要求3所述的基于物体表面法线检测的三维重建方法，其特征在于，所述对所述反射光线图像通过位姿测量以及计算处理，得到反射光线方程，包括：

获取圆形标定板的图像，并确定圆形标定板的特征点中心坐标，其中所述圆形标定板与所述全息膜紧贴设置，所述圆形标定板的图像为通过所述面阵相机拍摄所述圆形标定板得到；

建立圆形标定板的世界坐标系和圆形标定板的像素坐标的对应关系，并通过位姿测量方法确定圆形标定板所在的世界坐标系到相机坐标系的旋转和平移矩阵；

根据所述圆形标定板所在的世界坐标系到相机坐标系的旋转和平移矩阵计算全息膜上的光斑在相机坐标系下的坐标；

根据全息膜上的光斑在相机坐标系下的坐标以及棋盘标定板上的光斑在相机坐标系下的坐标拟合得到反射光线方程。

5.根据权利要求4所述的基于物体表面法线检测的三维重建方法，其特征在于，所述根据所述相机坐标系的旋转和平移矩阵计算全息膜上的光斑在相机坐标系下的坐标，包括：

通过重心法提取光斑在所述全息膜上的重心，得到重心在像素坐标系下的坐标，并通过所述圆形标定板所在的世界坐标系到相机坐标系的旋转和平移矩阵计算重心从像素坐标系到世界坐标系下的坐标；

根据所述圆形标定板所在的世界坐标系到相机坐标系的旋转和平移矩阵计算全息膜上的光斑从世界坐标系到相机坐标系下的坐标。

6.根据权利要求1所述的基于物体表面法线检测的三维重建方法，其特征在于，所述根据所述入射光线方程和所述反射光线方程计算得到待测物体表面光斑的梯度信息，包括：

根据所述入射光线方程和所述反射光线方程计算得到待测物体表面光斑的法线信息；

将所述待测物体表面光斑的法线信息进行转换得到待测物体表面光斑的梯度信息。