一种集料颗粒3D成像装置及其建模方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111798565A(43)申请公布日2020.10.20(21)申请号202010723674.X(22)申请日2020.07.24(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人王端宜唐成陈光伟张少伟胡聪李慧(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人蔡克永(51)Int.Cl.G06T17/00(2006.01)G06T7/136(2017.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称一种集料颗粒3D成像装置及其建模方法(57)摘要本发明公开了一种集料颗粒3D成像装置及其建模方法；包括背景板、盛样盘、图像采集装置和计算机；图像采集装置与计算机信号连接；背景板截面形状呈L型结构；在底板下方设置旋转装置，旋转装置的转轴穿过底板并连接在盛样盘的底部；盛样盘的底面与背景板的底板呈隔离状态；当旋转装置转动时，盛样盘跟随转轴同步转动；所述盛样盘上设置有多个用于撑起和固定集料颗粒的集料支撑杆；所述图像采集装置位于盛样盘一侧，用于对集料颗粒进行成像，并通过传输线将图像信息传输到计算机。本发明可实现集料颗粒的三维成像，相较于工业CT及激光扫描技术具有低成本的特点，此外盛样盘的设计能同时实现多颗粒，多角度成像，提高了集料颗粒的成像效率。CN111798565ACN111798565A权利要求书1/2页1.一种集料颗粒3D成像装置，其特征在于：包括背景板(1)、盛样盘(4)、图像采集装置和计算机；所述图像采集装置与计算机相连接；所述背景板(1)是由侧板和底板构成的，截面形状呈L型结构的背景板；所述盛样盘(4)位于背景板(1)底板的上方，具体连接关系是：在底板下方设置旋转装置(6)，旋转装置(6)的转轴(5)穿过底板并连接在盛样盘(4)的底部，进而将盛样盘(4)撑起在底板的上方；盛样盘(4)的底面与背景板(1)的底板呈隔离状态；当旋转装置(6)转动时，盛样盘(4)跟随转轴(5)同步转动；所述盛样盘(4)上设置有多个用于撑起和固定集料颗粒(3)的集料支撑杆(33)；所述图像采集装置位于盛样盘(4)一侧，用于对集料颗粒(3)进行成像，并通过传输线(10)将图像信息传输到计算机(11)。2.根据权利要求1所述集料颗粒3D成像装置，其特征在于：所述图像采集装置包括相机(9)、固定支架(8)和面光源(7)；所述相机(9)为多个，并通过活动连接件，以间隔的方式分布在固定支架(8)的杆部；相机(9)的拍摄角度通过活动连接件实现可调功能；所述面光源(7)用过活动连接件倾斜安装在固定支架(8)的顶部，其倾斜面朝向盛样盘(4)，并通过活动连接件实现倾斜角度可调功能。3.根据权利要求2所述集料颗粒3D成像装置，其特征在于：所述背景板(1)、集料支撑杆(33)及盛样盘(4)表面裹覆有涂料层或者粘贴布料层、纸层；其中涂料层、布料层或者纸层的颜色为蓝色、绿色或红色。4.根据权利要求3所述集料颗粒3D成像装置，其特征在于：所述盛样盘(4)为轻质材料，包括泡沫板或木板。5.根据权利要求4所述集料颗粒3D成像装置，其特征在于：所述盛样盘(4)表面粘贴有用于图像标定的标记点。6.根据权利要求5所述集料颗粒3D成像装置，其特征在于：所述相机(9)为具有拍照摄像功能的手机、数码相机、CCD相机或者单反相机。7.根据权利要求5所述集料颗粒3D成像装置，其特征在于：所述集料支撑杆(33)为螺栓、钉状或者针状部件；若采用钉状或者针状部件，则下端直接刺入盛样盘(4)，上端粘结集料颗粒(3)。8.根据权利要求5所述集料颗粒3D成像装置，其特征在于：所述旋转装置(6)为电动旋转或者手动旋转结构；若采用电动旋转结构时，采用伺服旋转电机机构；若采用伺服旋转电机结构，则伺服电机本体固定在承载支架上；若采用手动旋转结构，则转轴通过轴承与盛样盘(4)支架连接固定。9.一种权利要求1-8中任一项所述集料颗粒3D成像装置的建模方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、将清洗洁净并干燥的集料颗粒(3)与集料支撑杆(33)的一端进行粘接，另一端刺入盛样盘(4)；再将盛样盘(4)安装在转轴(5)上；步骤二、打开面光源(7)，打开相机(9)，启动旋转装置(6)，以拍照的方式或者录像的方式对集料颗粒(3)进行成像，并通过传输线(10)将图像信息传输到计算机(11)；步骤三、将相机(9)采集到的彩色图像转换到颜色空间HSV、YCbCr或者L*a*b*中并进行2CN111798565A权利要求书2/2页图像的阈值分割，过滤影响集料颗粒(3)三维重构的背景图像信息，并保留用于重构模型标定的标记点；步骤四、使用摄影测量技术对经背景删除处理的图像进行标记识别、照片对齐及密集点云重构处理