[实用新型]带背景板的3D信息采集设备

说明书

本实用新型的提供了一种带背景板的3D信息采集设备，包括图像采集装置、旋转装置和背景板，其中旋转装置用于驱动图像采集装置转动，并驱动背景板转动；背景板和图像采集装置在转动过程中保持相对设置，使得在采集时背景板成为图像采集装置所采集图像的背景图案。首次提出通过增加背景板随相机一起旋转的方式来同时提高合成速度和合成精度。通过优化背景板的尺寸，在降低旋转负担的同时，保证能够同时提高合成速度和合成精度。

技术领域

本实用新型涉及形貌测量技术领域，特别涉及3D形貌测量技术领域。

背景技术

在进行3D测量时，需要首先采集3D信息。目前常用的方法包括使用机器视觉的方式，采集物体不同角度的图片，并将这些图片匹配拼接形成3D模型。在采集不同角度图片时，可以待测物不同角度设置多个相机，也可以通过单个或多个相机旋转从不同角度采集图片。但无论这两种方式哪一种，都涉及合成速度和合成精度的问题。而合成速度和合成精度在某种程度上是一对矛盾，合成速度的提高会导致最终3D合成精度下降；要提高3D合成精度则需要降低合成速度，通过更多的图片来合成。在现有技术中，为了同时提高合成速度和合成精度，通常通过优化算法的方法实现。并且本领域一直认为解决上述问题的途径在于算法的选择和更新，截止目前没有任何提出其他角度同时提高合成速度和合成精度的方法。然而，算法的优化目前已经达到瓶颈，在没有更优理论出现前，已经无法兼顾提高合成速度和合成的精度。

在现有技术中，也曾提出使用包括旋转角度、目标物尺寸、物距的经验公式限定相机位置，从而兼顾合成速度和效果。然而在实际应用中发现：除非有精确量角装置，否则用户对角度并不敏感，难以准确确定角度；目标物尺寸难以准确确定，特别是某些应用场合目标物需要频繁更换，每次测量带来大量额外工作量，并且需要专业设备才能准确测量不规则目标物。测量的误差导致相机位置设定误差，从而会影响采集合成速度和效果；准确度和速度还需要进一步提高。

因此，目前急需解决以下技术问题：①能够同时大幅度提高合成速度和合成精度；②方便操作，无需使用专业设备，无需复杂过多测量，能够快速优化相机位置。③装置结构简单，易于实现。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的采集测量设备。

本实用新型提供了一种带背景板的3D信息采集设备，包括图像采集装置、旋转装置和背景板，其中

旋转装置连接图像采集和背景板，用于驱动两者转动；

背景板和图像采集装置保持相对设置，使得在采集时背景板成为图像采集装置所采集图像的背景图案。

可选的，

背景板满足：在垂直其被拍摄表面的方向进行投影，投影形状的水平方向上长度W₁、投影形状的垂直方向上长度W₂由下述条件决定：

其中，d₁为成像元件水平方向长度，d₂为成像元件垂直方向长度，T为沿光轴方向图像采集装置传感元件到背景板的垂直距离，f为图像采集装置的焦距，A₁、A₂为经验系数。

其中A₁1，A₂1。

可选的，图像采集装置采集目标物时，相邻两个采集位置满足如下条件：

L为在相邻两个采集位置时图像采集装置光心的直线距离；f为图像采集装置的焦距；d为图像采集装置感光元件的矩形长度或宽度；T为图像采集装置感光元件沿着光轴到目标物表面的距离；δ为调整系数；

且δ0.603。