[发明专利]三维成像方法、装置、设备及计算机可读存储介质

说明书

本发明实施例公开了一种三维成像方法、装置及系统。其中，三维成像系统包括图像采集装置、同步驱动电路及信息处理器。图像采集装置包括可见光传感器和面阵三维传感器，可见光传感器用于采集被测点的二维图像数据，面阵三维传感器用于采集被测点的深度图像数据并以面阵形式输出。同步驱动电路用于控制二维图像数据和深度图像数据采集的同步性，以保证时域信息获取的一致性；信息处理器用于将二维图像数据和深度图像数据进行实时融合，并生成以面阵形式输出的点云数据。本申请提供的技术方案实现了面阵形式的大分辨率、高帧频点云数据的输出，满足深度视觉技术领域高分辨率、高精度三维成像的需求。

技术领域

本发明实施例涉及光学成像技术领域，特别是涉及一种三维成像方法、装置及系统。

背景技术

深度视觉技术为未来机器视觉产业和光电产业的重要发展方向，和传统的机器视觉二维信息处理相比，深度图像包含了场景的三维深度信息和二维灰度信息，这与人眼的视觉成像机制是一致的，未来的机器视觉产业将从普通的二维图像视觉发展到深度视觉，这一技术未来将在智能机器人、无人驾驶、AR/VR、安防监控等几乎所有视觉和光电产业相关领域产生颠覆性的变革。

深度视觉的核心是高性能的三维深度成像技术。相关技术中可通过激光扫描、结构光、双目视觉以及面阵TOF(Time of flight，飞行时间)技术来实现三维成像技术。而扫描式三维成像、结构光、双目视觉方法因为机构复杂、成本高、稳定性差等缺点无法满足高性能的深度成像要求。尽管TOF技术虽然能够以非扫描的方式获取场景的深度信息，但是由于受到了传感器工艺以及光学设计理论的限制，无法实时获取更多的点云数据，TOF成像分辨率过低，成像质量较差，作用距离也无法满足高端领域的需求，仅仅可将三维信息作为一种距离测量方法，无法将其作为一种视觉成像技术进行应用。

发明内容

本公开实施例提供了一种三维成像方法、装置及系统，实现了面阵形式的大分辨率、高帧频点云数据的输出，满足深度视觉技术领域高分辨率、高精度三维成像的需求。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种三维成像系统，包括图像采集装置、同步驱动电路及信息处理器；

其中，所述图像采集装置包括用于采集被测点二维图像数据的可见光传感器和用于采集所述被测点深度图像数据并以面阵形式输出的面阵三维传感器；

所述同步驱动电路用于控制所述二维图像数据和所述深度图像数据采集的同步性，以保证时域信息获取的一致性；

所述信息处理器用于将所述二维图像数据和所述深度图像数据进行实时融合，并生成以面阵形式输出的点云数据。

可选的，所述图像采集装置还包括单点激光传感器，所述信息处理器还包括数据自校准模块和光源控制模块；

所述光源控制模块用于根据所述面阵三维传感器的工作频率调制所述单点激光传感器的激光器照明光源的工作频率，以同步触发所述面阵三维传感器和所述单点激光传感器进行数据采集；

所述数据自校准模块用于根据所述单点激光传感器采集的所述被测点的距离信息进行三维成像系统的数据标定和点云数据自校准。

可选的，还包括能量汇聚光学装置；

所述能量汇聚光学装置用于在所述单点激光传感器的工作区域内进行激光器照明光源的远距离能量汇聚，以增加所述激光器照明光源的照明距离。

可选的，所述能量汇聚光学装置为非球面不连续弧形反射光杯。

可选的，所述非球面不连续弧形反射光杯还设置有覆盖在光杯表面的反射膜。

可选的，所述信息处理器还包括工作频率计算模块；