[发明专利]一种基于激光MEMS投影的柔性三维轮廓测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于MEMS振镜投影的柔性三维测量方法该测量方法将摄像机与激光微振镜投影装置视场互标定技术和线结构光三维测量技术相结合，首先拍摄被测物体，通过图像二维特征识别技术初步得到其ROI；根据摄像机与激光微振镜投影装置视场互标定技术所标定出的重合视场中，摄像机像素坐标与投影装置像素坐标的位移及缩放系数，投影装置投影激光图案至ROI；左右摄像机拍摄被测物体，分别提取两图像中激光图案的光刀或光点中心、通过双目立体视觉法求出物体上相应激光图案处的空间坐标。可通过本方法定点或定线测量所要求点，避免全场测量造成的数据冗余现象。

技术领域：

本发明属于光学检测领域，涉及一种三维轮廓的光学检测方法，特别是一种基于激光MEMS投影的柔性三维轮廓测量方法。

背景技术：

光学三维测量技术飞速发展，因其非接触、精度高、速度快的优势，被广泛应用于工业检测、医疗健康、数字娱乐等诸多领域。特别是在工业在线检测领域，目前主要运用干涉测量法，立体视觉测量法，结构光测量法三类光学三维测量方法，其中：

1)干涉法精度达微米级别，对测量环境稳定性要求过高，但工业在线检测车间现场噪声难以避免，干扰测量；

2)立体视觉技术系统结构简单，成本低。但存在着“匹配难”的瓶颈，而且运算量巨大，鲁棒性差的缺点；

3)结构光测量法分为点结构光、线结构光及面结构光三类：其中点结构光及线结构光需对零件逐点或逐层扫描，效率低下，不能满足高速度及实时性要求；面结构光易受物体表面反射干扰，稳定性较低；线结构光测量法，是以一条或多条光线(光刀)图像来重现物体三维形貌，即从光刀图像中提取光刀中心位置，然后利用三角测量原理对光刀中心逐点进行求解，来获得形面三维数据。该技术以其非接触性、灵敏度高、实时性好、抗干扰能力强、对于金属等高反表面同样可以进行测量等优点，然而其缺点在于扫描需要运动机构配合降低了测量效率及精度。

上述的三种测量方法均为全场测量。在工业在线检测中，部分检测样品进行尺寸测量(长度、宽度、平面度等)时，仅需提取零件表面若干点进行数值比对，即全场测量得到物体三维轮廓后，只提取出所规定的若干个点进行尺寸计算(类似于三坐标测量机打点测量)。在这种情况下，全场测量造成了数据冗余，且后期提取规定测量点也增大了算法的难度。

此外，由于工业流水线操作中环境复杂，受环境光、运输带颜色和检测样品反光特性的影响，测量过程中，背景(CCD所拍摄的图片非检测样品区域)时而擦除不彻底也会产生较大噪声干扰，

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于激光MEMS投影的柔性三维测量方法及装置。该测量方法将摄像机与激光MEMS投影装置视场互标定技术和线结构光三维测量技术相结合，首先拍摄被测物体，通过图像二维特征识别技术初步得到其ROI(region ofinterest，测物体边缘轮廓、圆孔、台阶等特征区域及人为设定区域))；根据摄像机与激光MEMS投影装置视场互标定技术所标定出的重合视场中，摄像机像素坐标与投影装置像素坐标的位移及缩放系数，投影装置投影激光图案(由光刀及光点组成)至ROI；左摄像机与右摄像机形成双目立体视觉系统，拍摄被测物体，分别提取两图像中激光图案的光刀或光点中心、通过双目立体视觉法求出物体上相应激光图案处的空间坐标。

该方法的优势在于：可根据ROI自适应调节测量区域，即实现“柔性”测量。例如电子加工业流水线作业中，电子元件的尺寸检测仅需检测若干个影响装配的位置点，可通过本方法定点或定线测量所要求点，避免全场测量造成的数据冗余现象。

本测量系统可实现“柔性”测量，在于其硬件优势：采用激光MEMS投影装置。该投影装置可编程投影激光图案，故能“柔性”调节测量区域。

本发明的目的通过以下技术方案解决：