用于3D信息采集系统的光照系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于3D信息采集系统的光照系统，包括光源装置，用于从多个方向向目标物提供照明；光照检测装置，用于检测目标物多个区域反射光的特征；光源控制装置，分别与光源装置、光照检测装置连接，用于根据检测装置发送的目标物反射光的特征控制光源装置发光特征，以使得目标物不同区域接收到的光照度大体相等。首次提出“先进行3D合成，再利用3D点云数据测量”的测量手段，其精度不高、速度不快的重要原因在于图像采集时的光照影响。

Illumination System for 3D Information Acquisition System

The utility model provides an illumination system for a 3D information acquisition system, including a light source device, which is used to provide illumination to the target from multiple directions; a light detection device, which is used to detect the characteristics of reflected light in multiple areas of the target; a light source control device, which is respectively connected with the light source device and the illumination detection device, is used for reflecting light characteristics of the target transmitted according to the detection device. The illumination characteristics of the light source device are controlled to make the illumination received in different regions of the target roughly equal. For the first time, the measurement method of \three-dimensional synthesis first, and then using three-dimensional point cloud data measurement\ is proposed. The main reason for its low accuracy and low speed is the influence of illumination in image acquisition.

【技术实现步骤摘要】
用于3D信息采集系统的光照系统
本技术涉及测量
，特别涉及目标物长度、形貌尺寸测量

技术介绍
在进行物体测量时，通常使用机械方法(例如刻度尺)、电磁方法(例如电磁编码器)、光学方法(例如激光测距仪)以及图像方法。但目前很少采用先合成物体3D点云数据，再进行物体长度、形貌测量的方式。虽然这种方式在得到物体3D信息后，可以测量物体任意的尺寸，但测量领域存在的技术偏见认为这样的测量方式复杂且测量速度不快、精度不高，其主要原因在于合成算法的优化不到位。但从未提及在3D采集、合成、测量中通过光照控制来提高速度和精度。光照控制技术整体虽然不是全新技术，在一般的拍照中也有提及，但现有技术中从未将其应用于3D采集、合成、测量中，也未考虑3D采集、合成、测量过程中对于光照控制的特殊要求和特殊条件，因此也无法等同使用。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于3D信息采集系统的光照系统。一种用于3D信息采集系统的光照系统，包括：光源装置，用于从多个方向向目标物提供照明；光照检测装置，用于检测目标物多个区域反射光的特征；光源控制装置，分别与光源装置、光照检测装置连接，用于根据检测装置发送的目标物反射光的特征控制光源装置发光特征，以使得目标物不同区域接收到的光照度大体相等。可选的，所述发光特征为：发光光强、发光照度、发光色温、发光波长、发光方向、发光位置和/或它们任意的组合。可选的，所述反射光的特征为：反射光光强、反射光照度、反射光色温、反射光波长、反射光位置、反射光均匀度、反射图像的锐度、反射图像的清晰度、反射图像的对比度和/或它们任意的组合。可选的，光源装置包括多个子光源，或为可从不同方向向目标物不同区域提供照明的一体光源。可选的，每个子光源在发光半径的一半的范围内具有均匀的光照度。可选的，一体光源为包围形状或部分包围形状。可选的，光照检测装置为图像采集装置，同时用于目标物多个图像的采集。可选的，图像采集装置通过采集区域与目标物的相对运动采集目标物多个图像。可选的，采集多个图像时图像采集装置的位置至少满足相邻两个位置至少符合如下条件：H*(1-cosb)＝L*sin2b；a＝m*b；0<m<0.8；其中L为图像采集装置到目标物的距离，H为采集到的图像中目标物实际尺寸，a为相邻两个位置图像采集装置光轴夹角，m为系数。可选的，采集多个图像时图像采集装置的相邻三个位置满足在对应位置上采集的三个图像至少均存在表示目标物同一区域的部分。专利技术点及技术效果1、首次提出“先进行3D合成，再利用3D点云数据测量”的测量手段，其精度不高、速度不快的重要原因在于图像采集时的光照影响。2、首次提出为了保证3D采集合成的质量和速度，应当考虑目标物接收和发射的光照度的均匀性，通过设置光源控制装置、光照检测装置实现均匀光照，从而提高3D采集合成的质量和速度。3、首次提出在3D采集和合成中，采用多光源或能够多角度发光的一体光源，保证相对均匀的光照度，从而提高测量精度和速度。4、首次提出在3D采集和合成中，目标物多个区域、多个角度的光照度大体相等(均匀性)，从而提高3D采集合成的质量和速度。5、提出了3D采集过程中，相机的最佳位置条件，进一步提高测量精度和速度。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本技术实施例1中用于3D信息采集系统的光照系统一种实施方式的示意图；图2为本技术实施例1中用于3D信息采集系统的光照系统的另一种实施方式的示意图；图3为本技术实施例2中用于3D信息采集系统的光照系统的示意图；图4为本技术实施例2中相机移动拍摄位置要求的示意图；图5为本技术实施例3中采用单相机旋转采集的一种实现方式的示意图；图6为本技术实施例3中采用单相机旋转采集的第二种实现方式的示意图；图7为本技术实施例3中采用单相机旋转采集的第三种实现方式的示意图；图8为本技术实施例3中采用单相机旋转采集的第四种实现方式的示意图；图9为本技术实施例3中采用单相机旋转采集的第五种实现方式的示意图；图10为本技术实施例3中采用单相机旋转采集的第六种实现方式的示意图；图11为本技术实施例4中采用光线偏转采集虹膜3D信息获取装置的一种实现方式的示意图；图12为本技术实施例4中采用光线偏转采集虹膜3D信息获取装置的第二种种实现方式的示意图；图13为本技术实施例4中采用光线偏转采集虹膜3D信息获取装置的第三种实现方式的示意图。附图标记说明：201图像采集装置，300目标物，500控制装置，600光源，400处理器，700检测装置，101轨道，100图像处理装置，102机械移动装置，202旋转轴，203转轴驱动装置，204升降装置，205升降驱动装置，4控制终端，211光线偏转单元，212光线偏转驱动单元。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例1(光源控制)用于3D信息采集系统的光照系统，包括图像采集装置201，目标物300，控制装置500，光源600，处理器400，检测装置700。请参考图1和图2。目标物300可以为包含生物特征的虹膜、人脸、手部、等人体器官或区域，或整个人体，也可以为各种动植物整体或区域，还可以为非生命体的具有外形轮廓的物体(例如手表)。图像采集装置201可以为多相机矩阵、固定单相机、摄像机、转动单相机等能够实现图像采集的设备。其用来采集目标物300的图像。二维人脸测量与识别已经无法满足目前高精度、高准确性的采集、测量、识别要求，因此本技术也提出利用虚拟相机矩阵实现三维虹膜采集。此时图像采集装置201将采集到的多张图片送入处理器400中进行图像处理合成(具体方法参见下述实施例)，形成三维图像和点云数据。光源600用于向目标物300提供光照，使得目标物待采集区域被照亮，且光照度大致相同。光源600可以包括多个子光源601，也可以为从不同方向向目标物不同区域提供照明的一体光源602。由于目标物轮廓的凹凸，光源600需要保证在不同方向均可以提供照明，才能够实现目标物300不同区域光照度的均匀性。根据目标物300待采集的区域不同，光源600可以设置不同的形状。例如需要采集手部3D信息，那么光源600的子光源601应当围绕手部形成全包围结构；如需要采集脸部3D信息，那么光源的的一体光源602围绕脸部形成半包围结构即可。可以理解，无论是子光源601还是一体光源602均可以不仅仅存在于一个截面内，并且两者也可以相互组合使用。例如在采集脸部3D时，如果仅半圈光源，那么人脸部下巴区域将形成阴影，导致照度不同。此时需要在已有半圈光源602下部再设置一体光源或子光源，以照亮下巴区域。优选的，对于每一个子光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于3D信息采集系统的光照系统，其特征在于：包括光源装置，用于从多个方向向目标物提供照明；光照检测装置，用于检测目标物多个区域反射光的特征；光源控制装置，分别与光源装置、光照检测装置连接，用于根据检测装置发送的目标物反射光的特征控制光源装置发光特征，以使得目标物不同区域接收到的光照度大体相等。

【技术特征摘要】
1.一种用于3D信息采集系统的光照系统，其特征在于：包括光源装置，用于从多个方向向目标物提供照明；光照检测装置，用于检测目标物多个区域反射光的特征；光源控制装置，分别与光源装置、光照检测装置连接，用于根据检测装置发送的目标物反射光的特征控制光源装置发光特征，以使得目标物不同区域接收到的光照度大体相等。2.如权利要求1所述的用于3D信息采集系统的光照系统，其特征在于：所述发光特征为：发光光强、发光照度、发光色温、发光波长、发光方向、发光位置和/或它们任意的组合。3.如权利要求1所述的用于3D信息采集系统的光照系统，其特征在于：所述反射光的特征为：反射光光强、反射光照度、反射光色温、反射光波长、反射光位置、反射光均匀度、反射图像的锐度、反射图像的清晰度、反射图像的对比度和/或它们任意的组合。4.如权利要求1所述的用于3D信息采集系统的光照系统，其特征在于：光源装置包括多个子光源，或为可从不同方向向目标物不同区域提供照明的一体光源。5.如权利要求4所述的用于3D信息采集系统的光照系统，其特征在于：每个子...

【专利技术属性】
技术研发人员：左忠斌，左达宇，
申请(专利权)人：天目爱视北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11