[实用新型]微型结构光三维测量装置

说明书

本实用新型公开了一种微型结构光三维测量装置，具有一个基于DLP的结构光投射模块，生成匹配被测物体特定区域的不同分辨率的结构光，生成的结构光投射到被测物体表面，使被测物体的特征区域具有不同的分辨率，图像采集模块采集被测物体的图像信息，传输至嵌入式处理器系统，嵌入式处理器连接图像显示模块，进行相关的数据处理和三维重构，通过图像显示模块显示被测物体的三维形貌；无线WiFi模块通信接口和可移动设备连接嵌入式处理器，嵌入式处理器连接有FLASH或SRAM存储器，通过无线WiFi模块或可移动设备将条纹图案存储在FLASH存储器中。具有结构光投射、采集、处理和显示实时可控的特点，真正实现了结构光三维测量装置的微型化和便携化。

技术领域

本实用新型属于光学和电学通信结合的领域，涉及一种嵌入式智能结构光投影和图像采集的同步系统，特别是一种集固态光源照明模块、快速条纹结构光投射模块、数据采集处理模块和LCD显示模块为一体的微型结构光三维测量装置。

背景技术

随着计算机技术和图形学的快速发展，基于结构光的三维测量已经成为目前三维测量的主要趋势。在众多的测量方法中，结构光三维测量以其量程大、范围广、重建算法相对简单、稳定性较好，图像信息易于提取、及主动受控等特点，近年来被广泛应用于三维测量领域。测量原理是通过投射模块投出光源图像到被测物体表面，再通过相机(光接收器)在另外一个角度采集变形后的图像，然后通过三维重建算法构造出被测物体的三维表面数据。结构光三维测量装置主要由三个部分构成：结构光投射装置、图像获取装置（通常为CCD 摄像头）和控制、数据处理及显示装置（通常为计算机）。传统的结构光三维视觉测量系统通常采用商用投影模块或自制物理光栅投影机构作为其投射模块。商用投影仪体积大、能耗高、速度慢，且会引入Gamma非线性误差；物理光栅投射机构质量好，但响应速度慢、控制机构复杂、成本高，局限性也大。现有的结构光三维测量装置正常工作时，均需要与计算机相连，都没有真正实现装置的手持式，不方便携带。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种基于嵌入式智能结构光投影和图像采集同步的微型结构光三维测量装置。具有结构光投射、采集、处理和显示实时可控的特点，真正实现了结构光三维测量装置的微型化和便携化。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种微型结构光三维测量装置，其特征在于：具有一个基于DLP的结构光投射模块，嵌入式处理器实时调整结构光投射模块的工作模式，生成匹配被测物体特定区域的不同分辨率的结构光，生成的结构光投射到被测物体表面，使被测物体的特征区域具有不同的分辨率，图像采集模块采集被测物体的图像信息，传输至嵌入式处理器系统，嵌入式处理器连接图像显示模块，嵌入式处理器进行相关的数据处理和三维重构，通过图像显示模块显示被测物体的三维形貌；无线WiFi模块通信接口和可移动设备连接嵌入式处理器，嵌入式处理器连接有FLASH或SRAM存储器，通过无线WiFi模块或可移动设备将24位深度的RGB条纹图案存储在FLASH存储器中，由可充电锂电池对嵌入式处理器供电。

所述基于DLP的结构光投射模块由固态光源和投射模块构成，所述固态光源由一个 LED或激光光源和一个出射光对准的准直透镜构成；所述投射模块由一个 DMD 驱动板与一个 DMD 构成。

本实用新型与现有的其它结构光测量装置相比较，具有如下显著的特点：

采用固态光源照明（LED 光源、或激光光源）与自主设计的嵌入式实时结构光投射系统，取消了色轮，提高了光源响应速度；基于DLP技术和DMD数字微镜技术，实现了结构光投射模块的高速、高质量和高稳定性；使用嵌入式系统，解决了投射器体积大，成本高、投射质量低问题；基于DLP的结构光投射模块采用的RGB888格式数据，读取flash中的结构光光栅数据，直接进行投射输出，速度快，精度高，避免了格式转换中的数据失真问题，质量和便携性大大提高；同时系统还有效的解决了投射模块和图像采集模块的同步问题。