[发明专利]基于机器视觉的宝石三维毛坯重构设计的装置及方法

权利要求书

1、基于机器视觉的宝石三维毛坯重构设计的装置，它由图像采集设备(1)、转动平台设备(2)、处理系统(3)和照明设备(4)组成，其特征在于图像采集设备(1)的信号输出端与处理系统(3)的信号输入端连接，转动平台设备(2)和照明设备(4)的控制输入端与处理系统(3)的控制输出端连接，照明设备(4)的输出光供给图像采集设备(1)的输入端，所述图像采集设备(1)由摄像机(1-1)和图像采集卡(1-2)组成，摄像机(1-1)的信号输出端与图像采集卡(1-2)的信号输入端连接，所述转动平台设备(2)由平台机体(2-1)、驱动电机(2-2)和设备控制卡(2-3)组成，驱动电机(2-2)的传动输出端与平台机体(2-1)传动连接，驱动电机的(2-2)的控制输入端与设备控制卡(2-3)的控制输出端连接，所述处理系统(3)由处理机(3-1)和显示设备(3-2)组成，处理机(3-1)的信号输入端与图像采集卡(1-2)的信号输出端连接，处理机(3-1)的信号输出端与显示设备(3-2)的信号输入端连接，处理机(3-1)的控制输出端与设备控制卡(2-3)的控制输入端连接，所述照明设备(4)包含辅助光源(4-1)、菲涅尔透镜(4-2)和镜头(4-3)，辅助光源(4-1)的控制输入端与处理机(3-1)的控制输出端连接，辅助光源(4-1)、菲涅尔透镜(4-2)、待测宝石毛坯(W)、镜头(4-3)和摄像机(1-1)依次从右至左设置在一条直线上，辅助光源(4-1)和摄像机(1-1)分别设置在菲涅尔透镜(4-2)和镜头(4-3)的焦点处。

2、根据权利要求1所述的基于机器视觉的宝石三维毛坯重构设计的装置，其特征在于它的照明设备(4)增加了激光二极管(4-4)和狭缝透镜(4-5)，激光二极管(4-4)设置在狭缝透镜(4-5)的焦点处，待测宝石毛坯(W)、狭缝透镜(4-5)和激光二极管(4-4)依次设置在一条轴线上，并且此轴线与菲涅尔透镜(4-2)、待测宝石毛坯(W)和镜头(4-3)所在的直线处于同一水平面。

3、基于机器视觉的宝石三维毛坯重构设计的方法，其特征在于它的步骤如下：

步骤一、启动：将待测宝石毛坯(W)放置在平台机体(2-1)上，由处理机(3-1)发出控制指令给辅助光源(4-1)为平台机体(2-1)提供背光照明；

步骤二、毛坯重构：通过设备控制卡(2-3)控制驱动电机(2-2)以指定速率驱动平台机体(2-1)进行高精度旋转，通过摄像机(1-1)采集待测宝石毛坯(W)各个角度的视频，采集的视频由图像采集卡(1-2)转化为多帧数字图像序列传入处理机(3-1)中，将多帧数字图像序列通过处理机(3-1)计算得到待测宝石毛坯(W)的三维表面和形状参数，并在处理机(3-1)中重构宝石毛坯的形状；

步骤三、切工设计：根据待测宝石毛坯(W)的三维重构结果、待设计宝石的切割形状及遵循标准要求通过处理机(3-1)优化待设计宝石的主轴方向、大小参数并计算出各切割面的原始参数，再与保存在处理机(3-1)中的标准数据库进行对比，进一步得到待设计宝石各切割面具体参数及完整的最终设计结果，并将重构和设计结果保存在处理机(3-1)内以供查阅检索和打印输出；

步骤四、三维建模：通过处理机(3-1)将待测宝石毛坯(W)的三维形状及切割参数通过OpenGL技术以三维叠加的方式按用户设置格式显示在显示设备(3-2)上，并对三维图像进行旋转、局部放大及将待测宝石毛坯(W)和设计结果叠加显示。