[发明专利]一种3D智能视觉设备

说明书

本发明提供了一种3D智能视觉设备，包括转动装置，用于驱动图像采集装置的采集区域与目标物产生相对运动；图像采集装置，用于通过上述相对运动采集目标物一组图像；图像采集装置的光轴与转动装置转动平面具有夹角γ。首次提出通过相机光轴与转盘呈一定夹角而非平行的方式转动来采集目标物图像，实现3D合成和建模，而无需绕目标物转动，提高了场景的适应性。

技术领域

本发明涉及形貌测量技术领域，特别涉及3D形貌测量技术领域。

背景技术

目前在利用视觉方式进行3D采集和测量时，通常使得相机相对目标物转动，或在目标物周边设置多个相机同时进行采集。例如南加州大学的Digital Emily项目，采用球型支架，在支架上不同位置不同角度固定了上百个相机，从而实现人体的3D采集和建模。然而无论哪种方式，都需要相机与目标物距离较短，至少应当在可布置的范围内，这样才能形成相机在不同位置采集目标物图像。

然而在一些应用中，无法环绕目标物进行图像的采集。例如监控探头在采集被监控区域时，由于区域较大、距离较远，且采集对象不固定，因此难以围绕目标对象设置相机，或使得相机围绕目标对象转动。在这种情形下如何进行目标对象的3D采集与建模是亟待解决的问题。

另外，在现有技术中，为了同时提高合成速度和合成精度，通常通过优化算法的方法实现。并且本领域一直认为解决上述问题的途径在于算法的选择和更新，截止目前没有任何提出其他角度同时提高合成速度和合成精度的方法。然而，算法的优化目前已经达到瓶颈，在没有更优理论出现前，已经无法兼顾提高合成速度和合成的精度。在现有技术中，也曾提出使用包括旋转角度、目标物尺寸、物距的经验公式限定相机位置，从而兼顾合成速度和效果。然而在实际应用中发现：除非有精确量角装置，否则用户对角度并不敏感，难以准确确定角度；目标物尺寸难以准确确定，特别是某些应用场合目标物需要频繁更换，每次测量带来大量额外工作量，并且需要专业设备才能准确测量不规则目标物。测量的误差导致相机位置设定误差，从而会影响采集合成速度和效果；准确度和速度还需要进一步提高。

因此，目前急需解决以下技术问题：①能够采集较远距离，非特定目标的 3D信息。②能够在不围绕目标物转动或排布的情况下采集目标物三维信息。③同时兼顾合成速度和合成精度。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的3D智能视觉设备。

本发明提供了一种3D智能视觉设备，

转动装置，用于驱动图像采集装置的采集区域与目标物产生相对运动；

图像采集装置，用于通过上述相对运动采集目标物一组图像；

图像采集装置的光轴与转动装置转动平面具有夹角γ。

可选的，还包括角度调节装置，用于调节图像采集装置的光轴与转动装置转动平面的夹角大小。

可选的，在上述相对运动过程中，图像采集装置采集上述一组图像时的位置符合如下条件：

μ＜0.482

其中L为相邻两个采集位置图像采集装置光心的直线距离；f为图像采集装置的焦距；d为图像采集装置感光元件(CCD)的矩形长度；M为图像采集装置感光元件沿着光轴到目标物表面的距离；μ为经验系数。

可选的，图像采集装置为多个，在转动装置旋转面上分布。

可选的，还包括处理单元，用于利用上述一组图像中的多个合成目标物的 3D模型。

可选的，所述转动装置为转盘。

可选的，还包括筒状外壳，转动装置容纳在外壳内。

可选的，光源位于筒状外壳横截面上，或位于转盘上。