[发明专利]一种多偏置角度的智能视觉3D信息采集设备

说明书

本发明实施例提供了一种视觉3D信息采集设备及采集方法，包括图像采集装置、旋转装置、支撑装置和角度设定装置；其中旋转装置带动支撑装置转动；支撑装置上设置有角度设定装置和图像采集装置；角度设定装置用于设定图像采集装置光轴沿采集方向在旋转平面上的偏转的角度；从而使得光轴与，旋转中心和图像采集装置的连线存在设定夹角；通过测量旋转中心与目标物距离、图像传感元件与目标物距离的方式优化相机采集位置，从而兼顾3D构建的速度和效果。

技术领域

本发明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和结构光、激光测距、激光雷达的方式。

结构光、激光测距、激光雷达的方式均需要主动光源发射到目标物上，在某些情况下会对目标物造成影响，且光源成本较高。并且光源结构比较精密，易于损坏。

而机器视觉的方式是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，成本低、易使用。其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。目前采集对象包括物体外表面和物体内部，现有技术中从未提到如何将两者结合起来，统一解决。也就是说，目前还没有采集方法或设备能够适用于物体外表面和物体内部空间。

另外，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这在环绕式3D采集中是可行的，可以事先测量目标物尺寸。但在开放式的空间中则难以事先测量目标物，例如需要采集获得街道、交通路口、楼群、隧道、车流等的3D信息(不限于此)。这使得这种方法难以奏效。即使是固定的较小的目标物，例如家具、人身体部分等虽然可以事先测量其尺寸，但这种方法依然受到较大限制：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，急需一种能够精确、高效、方便物体3D信息，且可以适用于物体外表面和内部的采集方法和设备。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种智能视觉3D信息采集设备。

本发明实施例提供了一种视觉3D信息采集设备及采集方法，包括图像采集装置、旋转装置、支撑装置和角度设定装置；

其中旋转装置带动支撑装置转动；

支撑装置上设置有角度设定装置和图像采集装置；

角度设定装置用于设定图像采集装置光轴沿采集方向在旋转平面上的偏转的角度；从而使得光轴与，旋转中心和图像采集装置的连线存在设定夹角；

图像采集装置在转动过程中相邻的两个采集位置的光轴的夹角α满足如下条件：

其中，R为旋转中心到目标物表面的距离，T为采集时物距与像距的和，d为图像采集装置的感光元件的长度或宽度，F为图像采集装置的镜头焦距，u为经验系数。

在可选的实施例中：u0.498，或u0.41，或u0.359，或u0.281，或u0.169，或u0.041，或u0.028。

在可选的实施例中：所述设定夹角可以在0°-90°、90°-270°、270°-360°范围内。

在可选的实施例中：图像采集装置的光轴可以与旋转平面成一定夹角。

在可选的实施例中：所述设定角度为30°、120°、210°、或300°。

在可选的实施例中：角度设定装置为可调角度设定装置。