[发明专利]一种具有高分辨率纹理的中远距离三维成像系统

说明书

本发明公开一种具有高分辨率纹理的中远距离三维成像系统，包括两台长焦相机、一台大口径望远物镜、一块高分辨率CCD、两台长焦相机以及大口径望远物镜均安装在旋转平台上；两台所述长焦相机组成宽基线的双目立体视觉系统，以利用双目立体视觉原理得到目标物体的三维点云数据；所述高分辨率CCD耦合于大口径望远物镜后端组成用于中远距离拍摄目标物体的高分率纹理图像的高分辨率纹理图像采集装置，所述高分辨率纹理图像采集装置位于两台所述长焦相机中间。本发明克服了现有采用激光雷达和单纯双目方法获得物体三维模型的方法只有深度数据而缺少高分辨率纹理特征的不足。

技术领域

本发明涉及三维成像技术领域，特别是涉及一种具有高分辨率纹理的中远距离三维成像系统。

背景技术

随着经济和高端制造业快速发展，大型目标三维测量的需求日益增加。在航空航天领域，大型航空航天器的三维形貌测量对于制造质量监测十分重要，飞机的全机尺寸三维建模与测量为数字化样机设计提供原型机数据参考，也可作为飞机制造和飞行服役过程中质量监控的重要手段。在船舶工业领域，船体外形尺寸检测和变形检测都有着极高的坐标测量精度要求。

特别是，中大型水利大坝工程安全备受重视，混凝土大坝是水利工程的重要组成部分，坝体会由荷载作用、混凝土收缩、温湿度变化、地基不均匀沉降以及施工养护方法不当等多种原因导致裂缝。坝体产生的裂缝对建筑物的强度、耐久性及功能性产生较大的影响。随着时间推移，初期微小裂缝可能会对坝体结构产生重大的影响，甚至引起严重渗漏导致工程不能正常使用，并造成严重的安全隐患。因此，针对大场景目标的中远距离全局三维成像与局部高精度、高分辨率纹理检测，具有十分重要的意义。

然而现有三维成像系统，在中远距离情况下，只能获得三维点云信息和低分辨率纹理信息，不能形成具有高分辨率纹理信息的三维模型。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种具有高分辨率纹理的中远距离三维成像系统，采用自由三目视觉方案，左右两台相机利用双目立体视觉原理得到目标物体的三维点云数据，中间设置的大口径望远物镜和高分辨率CCD用于拍摄得到远距离的高分辨率纹理图像，从而可以通过纹理映射得到具有高分辨纹理的三维模型。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种具有高分辨率纹理的中远距离三维成像系统，包括：

两台长焦相机、一台大口径望远物镜、一块高分辨率CCD、两台长焦相机以及大口径望远物镜均安装在旋转平台上；两台所述长焦相机组成宽基线的双目立体视觉系统，以利用双目立体视觉原理得到目标物体的三维点云数据；所述高分辨率CCD耦合于大口径望远物镜后端组成用于中远距离拍摄目标物体的高分率纹理图像的高分辨率纹理图像采集装置，所述高分辨率纹理图像采集装置位于两台所述长焦相机中间。

其中，两台所述的长焦相机和高分辨率CCD分别连接到工控主机，将采集到的图像保存到工控主机上，由工控主机通过处理两台长焦相机所拍摄图像得到目标物体的三维点云，再将大口径望远物镜拍摄得到的高分辨率纹理图像映射到三维点云上，得到具有高分辨率表面纹理的被测物三维模型。

其中，两台所述的长焦相机和大口径望远物镜各自所连接的的旋转平台分别与电控系统相连，所述电控系统与工控主机连接，在所述工控主机的控制下进行上下左右运动进行目标物体的图像采集。

其中，两台所述长焦相机采用定焦800mm镜头的相机。

其中，所述大口径望远物镜的口径为406.4mm、焦距4064mm。

其中，所述的旋转平台位于支架上方。