[发明专利]一种线共焦三维轮廓测量方法、系统、装置及介质

说明书

本发明提供的一种线共焦三维轮廓测量方法、系统、装置及介质，方法包括以下步骤：探测并生成待测物体的若干一维曲线；将若干一维曲线根据行像素坐标进行排列得到光条图像；提取光条图像的列像素坐标，根据列像素坐标构建得到列向量；将列向量进行排列得到第一矩阵；根据第一矩阵，通过结构光三角测量得到待测物体的三维轮廓；方案具有更好的抗散射能力，能够重建半透明物体的三维轮廓，而采用传统方法重建的结果信噪比差，可以解决半透明物体和金属物体的三维测量难题，准确地重建半透明物体和金属等强定向反射物体的三维轮廓，可广泛应用于三维轮廓测量技术领域。

技术领域

本发明涉及三维轮廓测量技术领域，尤其是一种线共焦三维轮廓测量方法、系统、装置 及介质。

背景技术

三维轮廓测量技术在工业、生物医学以及娱乐等领域有广泛的应用。条纹投影轮廓术是 一种常用的三维轮廓测量技术，具有非接触性、全场、高精度等优点。它利用投影仪产生结 构条纹图案编码物体的三维轮廓信息，然后从另一个角度通过相机记录物体被结构光条纹编码后的图像，最后利用计算机解码相机采集的编码图像，获取物体的三维轮廓数据。但是， 利用条纹投影轮廓术的测量结果依赖于采集的条纹图像的对比度。当测量半透明物体时，光 会透过半透明物体表面进入物体内部散射，导致条纹图像的对比度差；当测量表面光滑且强 反射物体时，例如表面光滑金属物体，表面容易产生定向反射，相机拍摄的图像存在局部过曝或者过暗，也会导致条纹图像的对比度差。因此，条纹投影轮廓术难于在测量半透明物体 和金属等强定向反射物体的三维轮廓。

为了解决半透明物体和金属等强定向反射物体的三维面形测量难题，相关技术中提出了 并行单像素成像技术，该技术方案中将相机每个像素点作为单像素探测器，利用单像素成像 原理和双目立体视觉方法重建物体的三维轮廓，但这种方法与点扫描共焦传感器类似，需要上万次扫描测量才能重建物体的三维轮廓，成像效率低。

除此之外，相关技术中为了解决半透明物体和金属等强定向反射物体的三维轮廓测量难 题，还提出过一种线光谱共焦传感器，该传感器通过光学色散原理建立距离与波长间的对应 关系，再利用光谱仪解码光谱信息，从而获得位置信息，但这种线光谱共焦传感器一次只能获得物体的一条截线轮廓，如需获取物体的三维轮廓，还需要使用机械扫描装置在与线垂直 的方向对物体进行扫描多次测量，并且光谱共焦技术对彩色物体的测量也有局限。

发明内容

有鉴于此，为至少部分解决上述技术问题之一，本发明实施例目的在于一种线共焦三维 轮廓测量方法，解决测量半透明物体和金属等强定向反射物体的三维轮廓时存在的问题；与 此同时，本申请技术方案还提供能够对应实现该方法的系统、装置及计算机可读写的存储介质。

一方面，本申请技术方案提供了一种线共焦三维轮廓测量方法，方法包括以下步骤：

探测并生成待测物体的若干一维曲线；

将所述若干一维曲线根据行像素坐标进行排列得到光条图像；

提取所述光条图像的列像素坐标，根据所述列像素坐标构建得到列向量；

将所述列向量进行排列得到第一矩阵；

根据所述第一矩阵，通过结构光三角测量得到所述待测物体的三维轮廓。

在本申请方案的一种可行的实施例中，所述探测并生成待测物体的若干一维曲线这一步 骤，包括：

生成傅里叶基底图案；

将所述傅里叶基底图案投影至所述待测物体表面，并获取投影后的调制图像；

从所述调制图像中提取得到一维光强序列，根据所述一维光强序列重建得到所述一维曲 线。

在本申请方案的一种可行的实施例中，所述提取所述光条图像的列像素坐标，根据所述 列像素坐标构建得到列向量这一步骤，包括：