[发明专利]用于电路板分选的五维成像系统及其成像方法

权利要求书

1.用于电路板分选的五维成像系统，其特征在于，包括：

用于补充光源的照明系统，所述照明系统由灯头和为该灯头提供适配电源并调整灯头亮度的光源控制器构成，所述光源控制器通过串口与外部计算机连接；

用于感知外部光线的成像系统，所述成像系统由相机、镜头和辅助光学元件组成；以及

用于图像信息处理和高速传输数据的采集系统，所述采集系统将所述成像系统采集到的数据传输至外部计算机。

2.如权利要求1所述的用于电路板分选的五维成像系统，其特征在于，所述灯头采用白色大功率LED灯密布而成。

3.如权利要求2所述的用于电路板分选的五维成像系统，其特征在于，所述光源控制器采用LED光源控制器。

4.如权利要求1所述的用于电路板分选的五维成像系统，其特征在于，所述灯头上还覆盖有一层厚度为5mm的白色亚克力板。

5.如权利要求1所述的用于电路板分选的五维成像系统，其特征在于，所述相机采用彩色线性扫描相机。

6.如权利要求1所述的用于电路板分选的五维成像系统，其特征在于，所述辅助光学元件包括两个反光镜和一个五棱镜，所述五棱镜安装在镜头正下方，所述反光镜安装在所述五棱镜的两侧。

7.如权利要求1所述的用于电路板分选的五维成像系统，其特征在于，所述相机的视野范围内装还装有一光电传感器，所述光电传感器通过PLC与所述相机的外部触发端子连接。

8.如权利要求1所述的用于电路板分选的五维成像系统，其特征在于，所述采集系统采用一装载有多块GPU处理器的数字采集卡。

9.一种如权利要求1所述的用于电路板分选的五维成像系统的成像方法，包括如下步骤：

步骤S1:打开照明系统；具体步骤为外部计算机通过串口按照通讯协议向光源控制器发送亮度指令，所述光源控制器接收到亮度指令后，根据亮度指令调整给灯头的供电电压，从而调整灯头的亮度；

步骤S2:相机标定数据的获取及保存，该步骤只需在相机初装时标定一次，以后将无需标定；具体包括如下步骤：

a、将标定板放置在相机下方1米以内的区域，并以不同角度拍摄若干张所述标定板的图像；

b、采用尺度不变特征变换算法从标定板图像中提取特征点；

c、采用张正友标定算法从标定板图像中获取相机的内部参数和外部参数，并求出畸变系数；所述内部参数包括像素和感光元件的尺寸；所述外部参数包括标定的目标个数及标准尺寸；

d、将标定数据保存，以供后续步骤使用；

步骤S3:进行光学成像及数据采集；具体步骤如下：

当被检测的物体进入相机视野范围，物体的不同角度的图像通过反光镜和五棱镜的反射进入相机内，同时激活光电传感器，所述光电传感器通过PLC触发相机对物体进行拍照；

相机拍照结束后，将两张同一区域不同角度的图像保存至相机板卡的缓冲区，并通过Camera Link接口激活数字采集卡进行采集，所述数字采集卡从相机板卡的缓冲区提取数据并保存至数字采集卡的缓冲区；

采集数据结束后，外部计算机向光源控制器发送关闭指令，关闭灯头光源；

步骤S4:利用数字采集卡对图像数据进行五维数据的重建；具体步骤包括：

重建二维数据，将相机采集到的Bayer原始图像格式转化为RGB表示的彩色图像；

重建三维数据，获取步骤S2中所得到的标定数据，然后校正立体图像对，并利用基于SFM算法重建三维数据；

五维数据的合成，对二维图像平面进行基于匹配点的三角划分，再将此划分反投回三维空间，从而得到空间点网格，在此过程中，三角化的二维点列将图像分割，形成很小的三角化的纹理，再将对应的三角纹理贴回至对应的空间点网格，即可得到具有纹理的三维物体，最后通过OpenGL的函数glTexImage2D进行纹理映射，最终得到五维数据；

步骤S5:五维数据的输出；具体步骤为数字采集卡将合成的五维数据通过PCI express接口传输至外部计算机，并通知其数据传输完毕。

10.如权利要求9所述的成像方法，其特征在于，所述相机标定数据的获取过程中标定板的操作方法为：将标定板放置在相机下方1米范围内，再将标定板以不同的姿态拍照，这样往复进行，直至覆盖相机视场的所有范围；在此过程中所述标定板必须同时完全成像在不同的图像中。