[发明专利]基于数字微镜器件的闭环式三维视觉装置

权利要求书

1.一种基于数字微镜器件的闭环式三维视觉装置，其特征在于，该装置包括：PC机（1）、控制电路（2）、数据处理模块（3）、电机（4）、数字微镜模块（5）、参考平面（6）及摄像头（7），所述PC机（1）与控制电路（2）连接；控制电路（2）分别与电机（4）、数字微镜模块（5）、摄像头（7）连接；电机（4）分别与数字微镜模块（5）、摄像头（7）连接；数字微镜模块（5）与参考平面（6）连接；参考平面（6）与摄像头（7）连接；摄像头（7）与数据处理模块（3）连接；其中：

所述控制电路（2）包括FPGA（21）、4核Cortex-A9处理器（22）、AS接口（23）、USB接口（24）、LED（25）、按键（26）及UART接口（27）,所述FPGA（21）分别与AS接口（23）、4核Cortex-A9处理器（22）连接；4核Cortex-A9处理器（22）分别与USB接口（24）、LED（25）、按键（26）及UART接口（27）连接；

所述数据处理模块（3）包括4核Cortex-A9处理器（31）、USB接口（32）、DDR3（33）、MIPI接口（34）及eMMC（35）,所述4核Cortex-A9处理器（31）分别与USB接口（32）、DDR3（33）、MIPI接口（34）及eMMC（35）连接；

所述数字微镜模块（5）包括光源（51）、匀光光棒（52）、棱镜透镜组（53）、数字微镜器件（54）及透镜阵列（55），所述光源（51）与匀光光棒（52）连接；匀光光棒（52）与棱镜透镜组（53）连接；棱镜透镜组（53）与数字微镜器件（54）连接；数字微镜器件（54）与透镜阵列（55）连接。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于所述装置实现闭环式三维视觉包括以下具体步骤：

步骤1：PC机控制光源照射到数字微镜器件上

ⅰ）PC机通过控制电路打开光源开关；

ⅱ）照射光通过匀光光棒，使点光源展宽为面光源；

ⅲ）照射光通过棱镜透镜组，使照射光面符合数字微镜器件大小；

步骤2：控制电路控制数字微镜器件对空间光进行调制并照射到待测物体上

ⅰ）控制电路控制数字微镜器件每个镜子的旋转角度，使其呈现出“打开”或者“关断”状态，控制空间光的形状、区域，完成对空间光的调制，连续高速产生一系列光栅图案；

ⅱ）调制后的空间光经过透镜阵列，均匀准确地照射在放置在参考平面的待测物体表面上；

步骤3：控制电路控制摄像头采集待测物体的图像数据并在数据处理模块中进行处理

ⅰ）控制电路控制摄像头，在每次数字微镜器件产生的光栅图案照射在放置在参考平面的待测物体上后，立即采集待测物体的图像数据并存储在eMMC存储器中；

ⅱ）在一系列光栅图案照射下的待测物体图片采集完毕后，4核Cortex-A9处理器对图片进行二值化、结构光解码、畸变量提取等操作；

步骤4：控制电路控制数据处理模块提取待测物体位置，进行第二次采集

ⅰ）在4核Cortex-A9处理器完成对图像的处理后，控制电路控制4核Cortex-A9处理器将结果存储在eMMC存储器，并将待测物体偏离图片中心的距离信息发送至控制电路；

ⅱ）控制电路驱动电机调整数字微镜模块和摄像头角度和焦距，使待测物体放大且处于数字微镜模块投射图案的中心和摄像头拍摄图片的中心；

ⅲ）重复步骤1至步骤3，完成第二次精度更高的采集；

步骤5：数据处理模块将两次采集结果整合，存储至eMMC存储器或发送至PC机进行显示

ⅰ）在4核Cortex-A9处理器完成对两次采集到的三维信息的整合后，控制电路控制4核Cortex-A9处理器将结果存储在eMMC存储器或通过USB口上传处理结果至PC机，通过上位机程序显示提取得到的待测物体的三维图像；

ⅱ）根据显示效果可在PC机端调节距离参数，再次对待测物体的三维信息进行采集整合。