[发明专利]一种三维成像系统及方法

权利要求书

1.一种三维成像系统，其特征在于，包括PC机、相机、投影仪Ⅰ和投影仪Ⅱ，所述PC机与所述相机、投影仪Ⅰ和投影仪Ⅱ之间设置有触发控制通道和数据传输通道；

所述投影仪Ⅰ与投影仪Ⅱ的投影光源波段不同；

所述投影仪Ⅰ能投影单波段的结构光；

所述投影仪Ⅱ能投影多种不同波段的结构光；

所述相机位于所述投影仪Ⅰ和投影仪Ⅱ之间；

所述相机、投影仪Ⅰ和投影仪Ⅱ均能升降调节，且它们的镜头水平朝向和上下朝向均可调节；

所述相机、投影仪Ⅰ和投影仪Ⅱ的投影焦点汇于一点。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述相机、投影仪Ⅰ和投影仪Ⅱ分别装配于三个云台之上，它们通过云台实现升降调节，以及镜头的水平朝向和上下朝向调节，所述云台与所述PC机电连接。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述相机使用6-Pin的圆形连接器作为IO接口，其中包括触发控制端口以及数据输端口。

4.一种三维成像方法，其特征在于，采用权利要求1～3任一向所述的三维成像系统，该方法包括：

S1、采用PC机生成结构光条纹，并上传至所述投影仪Ⅰ和投影仪Ⅱ；

S2、在相机、投影仪Ⅰ和投影仪Ⅱ的放置有被测物体的公共视野内进行系统标定，通过PC机获取相机、投影仪Ⅰ和投影仪Ⅱ之间的相对标定参数；

S3、根据环境光线以及投影仪在被测物体上的投影光强度，调节相机的曝光亮度；

S4、投影仪Ⅱ待机，投影仪Ⅰ向被测物体投影扫描单波段的结构光条纹，相机抓拍被测物体，获得一组物体变形条纹图，并上传至PC机；

S5、投影仪Ⅰ待机，投影仪Ⅱ向被测物体依次投影扫描N种不同波段的结构光条纹，在此过程中，相机抓拍被测物体，获得分别与N不同种波段的结构光条纹相对应的N组物体变形条纹图，并上传至PC机；

S6、三维扫描，PC机根据标定参数，分别对抓拍得到的N+1组物体变形条纹图进行计算，得到N+1组物体三维扫描数据；

S7、数据重建，根据标定参数对N+1组物体三维扫描数据进行融合得到统一坐标的三维数据，对该三维数据进行滤波，得到被测物体最终的三维点云数据，完成被测物体的三维成像。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述投影仪Ⅱ能投影四种不同波段的结构光。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述投影仪Ⅰ为红外投影仪，所述投影仪Ⅱ为RGB投影仪。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，根据三维成像任务条件，基于时间相位和相移相位结构光算法生成所述结构光条纹。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，采用九点标定法获取所述标定参数。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，在调节相机的曝光亮度时，以相机能清楚的获取到被测物体的图像为准。

10.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S6中，对于每组物体变形条纹图，首先基于时间和相移相位，获取其截断相位，再根据截断相位获取展开连续相位，最后利用标定参数和展开连续相位计算得到物体三维扫描数据。