[发明专利]基于虚拟双目视觉的结构光3D扫描系统

说明书

本发明公开了一种基于虚拟双目视觉的结构光3D扫描系统，包括平面镜、结构光投射器、相机和安装座，结构光投射器和相机均位于平面镜正面侧，安装座的两侧分别转动连接有球铰链，球铰链的外侧固定连接有导轨轴，导轨轴上套接有导轨滑动机构；平面镜和相机分别安装在两个导轨滑动机构上，平面镜和相机可分别实现水平移动和围绕垂直轴线的转动；安装座的顶面连接有结构光投射器滑动导轨，结构光投射器安装在结构光投射器滑动导轨的顶部，且结构光投射器可在结构光投射器滑动导轨上实现空间位姿调整。本发明通过一台相机即可虚拟出两台相机，且与两台相机实现的功能相同，极大地减少了实验所需要的成本，满足两幅图像的严格同步采集的要求。

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，具体为一种基于虚拟双目视觉的结构光3D扫描系统。

背景技术

在基于传统的双目视觉标定中，传统的双目视觉是基于视差原理，利用两台交叉摆放的相机从不同角度观察同一被测物体，获取同一物体特征点的图像坐标，来完成目标点的三维测量，但是该方法存在一定的缺点，由于两台相机的工作状态不可能完全同步从而降低了测量精度，而正是由于两台相机之间存在的非严格同步造成的测量误差，会对视觉的标定结果造成极大的影响，甚至得出错误的标定结果。

中国发明专利：单相机双目视觉装置(申请公布号为：CN109856895)，其公开了一种通过单个相机镜头的左右画面从不同角度对同一兴趣区域成像，使单相机获得双目画面的技术方案，其获得双目图案的方式是采用两组在相机镜头中心轴线两侧对称设置的反光镜，从两侧的不同角度收集物体的图案，而后分别投射在相机镜头的拍摄区域内，获得两个角度的虚像。因此，该装置的图像标定方式与传统的双相机标定方式仅是图像采集方式的不同；由于标定场景的不同以及相机周边环境光场影响，相机获取的镜面所成虚像图案，与相机直接获取的物体真实图案信息会存在一定的偏差，并不能同时获取物体的真实图案和在反光镜中呈现的虚像，也就无法进一步将物体真实的结构光和其在平面镜中成像的结构光进行区分和标定。

现有的双相机构成的双目视觉标定系统中，两个相机通常是相对固定设置，或者采用常规的简单调节方式，实现两个相对间距或夹角的调整，两个相机在视场中的位姿则是通过转动结构同步调整。在视觉标定过程中，往往需要调整相机、被测物体上的结构光以及平面镜三者之间的空间相对位姿，而现有的调节方式，对于预设视角对应的空间相对位姿调节和设定比较麻烦。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提出了基于虚拟双目视觉的结构光3D扫描系统，克服了现有技术的不足，通对目标物体和其虚像进行拍摄，得到一副具有视差的图像，该图像相当于相机和其在镜子中的虚拟相机从不同角度对目标物体进行拍摄，具有双目立体视觉的功能，简化了双目标定过程，提高了标定精度；还利用平面镜上贴的编码标志对真实的被测物体的结构光及其平面镜中成像的被测物体的结构光进行区分；同时可采用多种调节方式组合的方式实现了相机、结构光以及平面镜三者之间的相对位姿的灵活调节。

为实现上述效果，本发明采用的技术方案为：

一种基于虚拟双目视觉的结构光3D扫描系统，该3D扫描系统包括平面镜、结构光投射器、相机和安装座，所述结构光投射器和相机均位于平面镜正面侧，所述安装座的两侧分别转动连接有球铰链，并通过锁紧螺钉紧固于安装座内，球铰链的外侧固定连接有导轨轴，导轨轴上套接有导轨滑动机构；

所述平面镜安装在一侧的导轨滑动机构上，所述相机安装在另一侧的导轨滑动机构上，且相机的摄像方向与平面镜的正面相对，平面镜和相机可分别在各自的导轨滑动机构上实现水平移动和围绕垂直轴线的转动；

所述安装座的顶面连接有位于两个导轨滑动机构之间的结构光投射器滑动导轨，所述结构光投射器安装在结构光投射器滑动导轨的顶部，且结构光投射器可在结构光投射器滑动导轨上实现水平移动、垂直移动以及围绕水平轴线的转动。

进一步的，所述平面镜的长度为m、宽度为n、厚度为t，平面镜的正侧表面具有前镀膜。