一种凝视型线激光高光谱深度成像系统.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CN113984732A(43)申请公布日2022.01.28(21)申请号202111409255.X(22)申请日2021.11.25(71)申请人台州安奇灵智能科技有限公司地址318050浙江省台州市路桥区路北街道珠光街199号1号楼313室(72)发明人何赛灵罗晶(51)Int.Cl.G01N21/64(2006.01)G01N21/01(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种凝视型线激光高光谱深度成像系统(57)摘要本发明公开一种凝视型线激光高光谱深度成像系统，包括双目形貌探测模块，高光谱分光模块，线激光，二向色镜，前置光学模块，信息处理单元。线激光经过二向色镜、振镜系统、准直透镜和成像透镜后聚焦在待测样品表面，线区域的荧光或反射光被采集得到荧光光谱数据或反射光谱数据。同时线区域的反射光被双目相机采集成像，来求解对应的三维空间数据。所有时序的线区域的荧光光谱数据或线区域的反射光谱数据和线区域的三维空间数据融合而成四维光谱形貌模型。本发明克服了传统设备数据单一，精度较差的问题，将凝视型高光谱技术双目形貌探测技术形成一体化4维高光谱形貌系统，系统具有深度分辨率高，光谱分辨率高等特性。CN113984732ACN113984732A权利要求书1/1页1.一种凝视型线激光高光谱深度成像系统，其特征在于：包括双目形貌探测模块，高光谱分光模块，线激光，二向色镜，前置光学模块，信息处理单元；线激光经二向色镜反射后照射在待测物体表面上，系统可以通过双目形貌探测模块对线激光扫描的区域进行高精度的三维重建；同时高光谱分光模块可以采集线区域的荧光光谱图像或反射光谱图像；信息处理单元经过线激光引导成像匹配，既提高了双目重建精度，又融合了三维空间数据和光谱数据。2.根据权利要求1所述的双目形貌探测模块，其特征在于：包括带通滤波片16，成像透镜17，相机18，带通滤波片19，成像透镜20，相机21;线激光照射在待测物体表面上形成特征明显的亮线，双目相机采集亮线图像；通过图像处理算法和亚像素处理技术来精确提取亮线中心的像素坐标；根据极线约束条件和三角测距原理来求解出对应线区域的三维空间坐标。3.根据权利要求1所述的高光谱分光模块，其特征在于：包括狭缝7，准直透镜8，棱镜‑光栅‑棱镜9，聚焦透镜10，相机11；线激光在待测物体表面的反射光信号沿原光路返回经聚焦透镜5聚焦在狭缝7位置处，然后被准直透镜8准直为平行光，经过棱镜‑光栅‑棱镜9衍射分光后，不同波长的光经聚焦透镜10聚焦在相机11感光面的不同位置，形成空间亮线的高光谱展开数据。4.根据权利要求1所述的前置光学模块，其特征在于：包括振镜系统12，准直透镜13，成像透镜14；线激光经过振镜系统的反射后经准直透镜和成像透镜聚焦在待测样品上；待测物体的图像经过前置光学元件被中继到高光谱分光模组的狭缝位置处，从而采集线区域的光谱数据；通过振镜系统连续改变反射镜的角度来实现线激光完整的扫描待测物体；同时也使图像在中继像面（狭缝）7上运动，相当于采集同一图像的不同线性区域，从而实现凝视状态下的高光谱扫描成像。5.根据权利要求1所述的一种凝视型线激光高光谱深度成像系统，其特征在于，所述的数据融合是基于线激光引导匹配；通过二向色镜实现线激光和高光谱分光模组在任何角度下的视场重合；双目探测模块重建的是线激光对应的三维空间数据，高光谱分光模块采集的是线激光对应的荧光光谱数据或反射光谱数据；空间数据和光谱数据在线激光引导下实现一一对应。6.根据权利要求1所述的一种凝视型线激光高光谱深度成像系统，其特征在于，系统可以依次采集一个短波线激光激发的荧光光谱和一个宽带（或白）线激光照耀的反射光谱，并将荧光光谱和反射光谱与三维空间数据同时融合在一起。2CN113984732A说明书1/3页一种凝视型线激光高光谱深度成像系统技术领域[0001]本发明属于光学技术领域，具体涉及一种凝视型线激光高光谱深度成像系统。背景技术[0002]随着材料科学、制造工艺和工业发展水平的不断提高，人们对于工业零部件的要求越来越高，不论是使用感受，还是美观程度都提出了更高的要求。工业零部件作为各种工业产品的组成部分，其外观质量也直接影响着最终产品的档次和精度水准。[0003]工业零部件由于其生产环境和制作工艺，不可避免会产生一些表面缺陷，会对其整体品质造成影响，随着对于工业生产的要求逐渐提高，工业零部件的缺陷检测以及筛查越来越不可缺失。工业零部件面品缺陷，主要包括尺寸精度差异和表面质量缺陷。[0004]过去数十年，国内对工业零部件缺陷机器视觉检测主要以二维图像特征提取识别为主。随着激光扫描技术的发展，三维形貌识别也逐步应用于缺陷的立体检测中，提供