一种基于视场匹配的单目深度相机及其对物体形貌的检测方法.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CN108050958A(43)申请公布日2018.05.18(21)申请号201810026130.0(22)申请日2018.01.11(71)申请人苏州江奥光电科技有限公司地址215300江苏省苏州市昆山市玉山镇元丰路232号3号房(72)发明人林斌蔡宁杨浩(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人金方玮董建林(51)Int.Cl.G01B11/25(2006.01)H04N5/225(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种基于视场匹配的单目深度相机及其对物体形貌的检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于视场匹配的单目深度相机及其对物体形貌的检测方法，单目深度相机，包括：红外及可见复合光源，对结构光进行编码并投影到待测物体上的结构光投影光电引擎，采集待测物体表面的纹理信息的3D、2D实时融合光学相机，接收3D、2D实时融合光学相机信息的近红外图像传感器、可见光图像传感器，接收近红外图像传感器、可见光图像传感器的信号并得到得到待测物体的三维轮廓以及纹理信息的结构光三维成像总控。本发明消除了一般深度相机中可见光采集模块与红外采集模块的视差，省略了标定步骤，提高了测量精度，将一般深度相机信号接收需要的光学镜头组从两个减少为一个，降低了生产成本，提高了系统稳定度。CN108050958ACN108050958A权利要求书1/2页1.一种基于视场匹配的单目深度相机，其特征在于，包括：红外及可见复合光源，对结构光进行编码并投影到待测物体上的结构光投影光电引擎，采集待测物体表面的纹理信息的3D、2D实时融合光学相机，接收上述3D、2D实时融合光学相机信息的近红外图像传感器、可见光图像传感器，接收近红外图像传感器、可见光图像传感器的信号并得到得到待测物体的三维轮廓以及纹理信息的结构光三维成像总控。2.根据权利要求1所述的一种基于视场匹配的单目深度相机，其特征在于，上述结构光投影光电引擎组成有：调制红外光成为带有空间信息的红外结构光的结构光投影芯片，将红外结构光投影到待测物体上的基线压缩型投影光学系统。3.根据权利要求2所述的一种基于视场匹配的单目深度相机，其特征在于，上述基线压缩型投影光学系统组成有：第一组镜头，第二组镜头，设于上述第一组镜头和第二组镜头之间并反射可见光到待测物体上的半透半反镜，接收上述半透半反镜反射的红外结构光的编码芯片，接收编码后的红外结构光和经半透半反镜反射的可见光并投影到待测物体的第三组镜头。4.根据权利要求3所述的一种基于视场匹配的单目深度相机，其特征在于，上述第一组镜头为火石凹透镜和钡冕石凸透镜贴合而成的胶合双镜组。5.根据权利要求3所述的一种基于视场匹配的单目深度相机，其特征在于，上述第二组镜头为火石单凹透镜。6.根据权利要求3所述的一种基于视场匹配的单目深度相机，其特征在于，上述第三组镜头为重钡冕石单凸透镜。7.根据权利要求1所述的一种基于视场匹配的单目深度相机，其特征在于，3D、2D实时融合光学相机组成有：成像光学镜组，与上述成像光学镜组的光轴呈45°放置的分光镜，接收上述分光镜分出的可见光的可见光CCD电荷耦合器件，接收上述分光镜分出的红外光的红外光CCD电荷耦合器件。8.根据权利要求1所述的一种基于视场匹配的单目深度相机，其特征在于，上述结构光三维成像总控组成有：发出指令的嵌入式处理器，接收指令并控制结构光投影芯片的结构光投影控制芯片。9.一种基于视场匹配的单目深度相机对物体形貌的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，结构光三维成像总控发出信号，命令结构光投影光电引擎投影出红外及可见复合结构光；步骤二，结构光投影光电引擎接到信号后，控制红外&可见复合光源发出红外及可见复合光到引擎内几何光学系统；步骤三，红外光经结构光投影芯片控制编码，转换成为带有空间编码信息的结构光；步骤四，红外结构光和可见光源经基线压缩型投影光学系统投影到待测物体上；步骤五，红外结构光经待测物体反射进入3D、2D实时融合光学相机，将带有待测物体形貌信息的光投影在近红外图像传感器上；可见光经3D、2D实时融合光学相机投影到可见光图像传感器上；传感器将待测物体的纹理信息传输给图像处理平台。步骤六，图像处理平台根据红外结构光信息计算得到待测物体三维形貌；红外光经编码芯片编码为正弦结构光，利用结构光相位求得待测物体三维形貌。2CN108050958A权利要求书2/2页公式如下：式中，l为相机距离参考平面高度，p为条纹在参考平面上的空间频率，Δφ为相机获取的相位差，d为投影镜头出瞳与相机入瞳之间的距离；Δφ计算方式为用待测物体得到的相位减去参考平面相位，其中某一点的相位值利用相移法计算，计算方式如下：式中N为总相