大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法技术

本发明专利技术公开了一种大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法。本发明专利技术一种大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法，包括：(1)将直线、等间距光条投射至待检测零部件表面，计算出零部件的绝对相位图

【技术实现步骤摘要】
大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法
本专利技术涉及3D视觉领域，具体涉及一种大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法。
技术介绍
三维测量技术已被广泛应用于(1)测绘工程，如地形测量、公路测绘、遗址测绘、文物修复；(2)国家安全，如反恐怖主义、移动侦察、森林火灾监控；(3)娱乐业，如3D游戏开发、虚拟现实；(4)反求工程；(5)产品质量管理等领域。随着现代制造业的飞速发展，大尺度零部件的高速高精密3D形貌特征测量、检测已逐步成为三维测量领域新的关注方向，如在航空航天领域的飞机、发动机叶片，在交通运输领域的汽车、船舶等大物体型面的三维测量，这对于三维形貌测量也提出了更高的要求。以汽车行业为例，汽车零部件及整车件厂商逐步提升其产品质量管控标准以应对行业竞争的加剧及市场对产品质量的严苛要求，他们对每一件产品的质量(包括外观、空间形位几何尺寸等)进行精确的检测与测量。现有的三维测量主要包括：(1)以三坐标测量仪为代表的离线测量系统。在三维可测的空间范围内，三坐标测量仪根据测头系统逐点探测工件并返回工件表面的点数据，通过软件系统最终计算出各类几何形状、尺寸等。该测量仪精度高(达到μm级)，通常作为3D测量领域的金标准，但缺点是离线、效率低、抽检，难以满足高速高精度的零部件批量化测量需求。(2)基于视觉技术的测量系统。立体视觉(StereoVision)技术是通过分析不同角度下拍摄的同一场景多帧图像重构出被测物体的三维形貌，但由于该方法对周围环境光很敏感且数据运算量巨大，很难满足工业生产线对零部件的实时检测需求。现有工业领域中，结构光(StructuredLight)技术被大量采用，包含有大量条纹状的结构光被主动投射到零部件表面，投射条纹会跟随零部件表面的凹凸形状而发生改变，通过条纹的偏移量大小计算出空间特征点的三维坐标值。传统技术存在以下技术问题：但现有基于结构光的3D视觉测量技术及系统仍存在不足，例如，当待测量工件具有大弧度表面(如球面)时，细节特征将丢失或精度大幅下降。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法，针对现有基于结构光的3D视觉技术存在的不足，提出一种自适应曲线结构光光条生成算法，解决大曲率表面(如球面)工件测量精度低的难题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法，包括：(1)将直线、等间距光条投射至待检测零部件表面，计算出零部件的绝对相位图及其相位梯度图(2)遍历在相位梯度图中每一个点的值，将相位梯度图中超过预设值的值减小，得到新的相位梯度图；(3)根据新的相位梯度图，重新计算出新的绝对相位图；(4)更新投射光各个点的亮度值，同时将更新后的投射光条重新投射到待检测零部件表面。在其中一个实施例中，所述光条的间距为10个像素以上。在其中一个实施例中，通过标准方法计算出零部件的绝对相位图及其相位梯度图在其中一个实施例中，所述标准方法是傅里叶变换。在其中一个实施例中，“将相位梯度图中超过预设值的值减小”，减小的幅度为20％。基于同样的专利技术构思，本申请一种批量化表面工件的视觉测量方法，包括：通过离线运行权利要求1到5所述的方法先测试并生成自适应的光条投射模式图，在检测时，跳过光条生成步骤，直接投射自适应的光条。在其中一个实施例中，将所述生成的自适应的光条投射模式图存储至3D相机的FPGA中。基于同样的专利技术构思，本申请还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现任一项所述方法的步骤。基于同样的专利技术构思，本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现任一项所述方法的步骤。基于同样的专利技术构思，本申请还提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行任一项所述的方法。本专利技术的有益效果：根据零部件表面形貌特征，自适应生成曲线投射光条，该光条投射至零部件表面时，不会出现光条集聚、拥挤等现象。附图说明图1(a)、(b)、(c)(d)是本专利技术大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法中的各种测量示意图。图2是本专利技术大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。自适应曲线结构光光条生成目前，投射直线、等间距条纹(如图1a所示)是绝大多数3D传感器厂商使用的结构光方式，但是当投射直线、等间距条纹至大曲率表面(如球体)时，条纹通常会在大曲率处出现集聚、拥挤，难以分辨(如图1b所示)，这也必然导致难以精确计算出这些位置处的空间坐标值。由于其他位置处的空间位置成像精度会显著降低，因此投射更稀疏的条纹或从不同角度处拍摄并不足取。图1(a)现有商用3D传感器投射直线、等间距光条至零部件表面；(b)投射光条在大曲率表面处出现集聚、拥挤，难以分辨；(c)(d)根据零部件表面形貌特征，自适应生成曲线投射光条，该光条投射至零部件表面时，不会出现光条集聚、拥挤等现象。为解决投射条纹拥挤问题，本专利技术提出的自适应曲线结构光光条生成算法实现步骤如下(流程图如图2所示)：(1)将直线、等间距光条(为避免光条拥挤在一起，光条间距设置在10个像素以上)投射至待检测零部件表面，通过标准方法(如傅里叶变换)计算出零部件的绝对相位图及其相位梯度图(2)遍历在相位梯度图中每一个点的值，将中超过预设值的值减小(如减小20％)，得到新的相位梯度图；(3)根据新的相位梯度图，重新计算出新的绝对相位图；(4)更新投射光各个点的亮度值(即新的投射光条)，同时将更新后的投射光条重新投射到待检测零部件表面。在实际批量化零部件检测中，可以通过离线方法先测试并生成自适应的光条投射模式图，并存储至3D相机的FPGA中，在检测时，跳过光条生成步骤，直接投射自适应的光条。以上所述实施例仅是为充分说明本专利技术而所举的较佳的实施例，本专利技术的保护范围不限于此。本
的技术人员在本专利技术基础上所作的等同替代或变换，均在本专利技术的保护范围之内。本专利技术的保护范围以权利要求书为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法，其特征在于，包括：/n(1)将直线、等间距光条投射至待检测零部件表面，计算出零部件的绝对相位图

【技术特征摘要】
1.一种大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法，其特征在于，包括：
(1)将直线、等间距光条投射至待检测零部件表面，计算出零部件的绝对相位图及其相位梯度图
(2)遍历在相位梯度图中每一个点的值，将相位梯度图中超过预设值的值减小，得到新的相位梯度图；
(3)根据新的相位梯度图，重新计算出新的绝对相位图；
(4)更新投射光各个点的亮度值，同时将更新后的投射光条重新投射到待检测零部件表面。


2.如权利要求1所述的大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法，其特征在于，所述光条的间距为10个像素以上。


3.如权利要求1所述的大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法，其特征在于，通过标准方法计算出零部件的绝对相位图及其相位梯度图


4.如权利要求3所述的大曲率表面工件的三维高精度视觉测量方法，其特征在于，所述标准方法是傅里叶变换。


5.如权利要求1所述的大曲率表面工件的三维高精度视觉测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛继，宫正，刘国营，孙钰，汝长海，
申请(专利权)人：苏州依诺维视智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32