[发明专利]高反光表面工件的三维高精度视觉测量方法

说明书

本发明公开了一种高反光表面工件的三维高精度视觉测量方法。本发明一种高反光表面工件的三维高精度视觉测量方法，包括：(1)设定结构光投射亮度值区间[L_min,L_max]，投射结构光的组数为N；(2)顺序投射N组，采用3D相机每组拍摄2*M张亮度值为的相移光栅图案，其中i＝0,1,2…,N‑1；(3)将N组的相移光栅图像，通过图像融合方法，融合成1组2*M张图像；(4)最后将融合后的2*M帧图像重构出精确的待检测物体3D点云图；其中，M和N都是正整数。本发明的有益效果：利用高速结构光亮度顺序切换和高速图像融合方法，解决了工件表面高反光导致的3D点云重构质量差、测量精度低的难题。

技术领域

本发明涉及3D领域，具体涉及一种高反光表面工件的三维高精度视觉测量方法。

背景技术

三维测量技术已被广泛应用于(1)测绘工程，如地形测量、公路测绘、遗址测绘、文物修复；(2)国家安全，如反恐怖主义、移动侦察、森林火灾监控；(3)娱乐业，如3D游戏开发、虚拟现实；(4)反求工程；(5)产品质量管理等领域。

随着现代制造业的飞速发展，大尺度零部件的高速高精密3D形貌特征测量、检测已逐步成为三维测量领域新的关注方向，如在航空航天领域的飞机、发动机叶片，在交通运输领域的汽车、船舶等大物体型面的三维测量，这对于三维形貌测量也提出了更高的要求。

以汽车行业为例，汽车零部件及整车件厂商逐步提升其产品质量管控标准以应对行业竞争的加剧及市场对产品质量的严苛要求，他们对每一件产品的质量(包括外观、空间形位几何尺寸等)进行精确的检测与测量。现有的三维测量主要包括：(1)以三坐标测量仪为代表的离线测量系统。在三维可测的空间范围内，三坐标测量仪根据测头系统逐点探测工件并返回工件表面的点数据，通过软件系统最终计算出各类几何形状、尺寸等。该测量仪精度高(达到μm级)，通常作为3D测量领域的金标准，但缺点是离线、效率低、抽检，难以满足高速高精度的零部件批量化测量需求。(2)基于视觉技术的测量系统。立体视觉(StereoVision)技术是通过分析不同角度下拍摄的同一场景多帧图像重构出被测物体的三维形貌，但由于该方法对周围环境光很敏感且数据运算量巨大，很难满足工业生产线对零部件的实时检测需求。现有工业领域中，结构光(Structured Light)技术被大量采用，包含有大量条纹状的结构光被主动投射到零部件表面，投射条纹会跟随零部件表面的凹凸形状而发生改变，通过条纹的偏移量大小计算出空间特征点的三维坐标值。

传统技术存在以下技术问题：

但现有基于结构光的3D视觉测量技术及系统仍存在不足，例如，当待测量工件表面有剧烈反光时，细节特征将丢失或精度大幅下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高反光表面工件的三维高精度视觉测量方法，高速结构光亮度顺序切换和高速图像融合方法，解决工件表面高反光导致的3D点云重构质量差、测量精度低的难题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高反光表面工件的三维高精度视觉测量方法，包括：

(1)设定结构光投射亮度值区间[L_min,L_max]，投射结构光的组数为N；

(2)顺序投射N组，采用3D相机每组拍摄2*M张亮度值为的相移光栅图案，其中i＝0,1,2…,N-1；

(3)将N组的相移光栅图像，通过图像融合方法，融合成1组2*M张图像；

(4)最后将融合后的2*M帧图像重构出精确的待检测物体3D点云图；

其中，M和N都是正整数。

在其中一个实施例中，M是12。

在其中一个实施例中，所述3D相机内部的左右相机各拍摄M张。