影像式三維成像方法
【專利摘要】一種影像式三維成像方法，包括如下步驟，（1）先調整檢測樣品在水平面的具體位置，再調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品此位置下的清晰圖像F，記錄圖像、檢測樣品在水平面的坐標及成像系統(tǒng)對應的縱坐標，得到圖像F與坐標（X、Y、Z）之間的對應關系；重復調整檢測樣品在水平面的具體位置，并調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品對應位置下的清晰圖像Fi，獲得多個位置下的圖像Fi與坐標（Xi、Yi、Zi）之間的對應關系，i代表具體調整的次數，i為自然數；（2）根據步驟（1）得到的多組圖像與坐標之間的對應關系，將多組圖像拼合生成三維圖像。本發(fā)明提供的影像式三維成像方法能夠得到檢測樣品表面特征的三維圖像，結果直觀，檢測速度快、精度高。
【專利說明】影像式三維成像方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及影像測量【技術領域】，特別是涉及一種影像式三維成像方法。
【背景技術】
[0002]隨著技術的進步和發(fā)展，影像測量已經廣泛應用于工業(yè)技術的各個方面。由于影像測量具有迅速、直接、準確等優(yōu)點，影像自動測量儀器也隨之不斷改進。
[0003]現有技術中的影像測量儀通常設置有一水平基座，水平基座上設置有測試平臺，與水平基座垂直的方向設置有影像測量機構，通過調整影像測量機構相對于測試平臺上檢測樣品的相對位置，對檢測樣品的不同部位進行成像。
[0004]對一個測試樣品進行檢測過程中，需要調整好影像機構與測試樣品之間的相對距離，再通過影像機構如鏡頭拍攝測試樣品表面獲得影像。如果檢測樣品具有一定的立體結構，這種情況下僅僅通過成像是不能夠獲得檢測樣品的實際表面結構的，另外平面圖像也不便于觀察。
[0005]因此，迫切需要提供一種能夠快速獲得檢測樣品立體圖像的影像式三維成像方法以克服現有技術不足。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于避免現有技術的不足之處而提供一種影像式三維成像方法，該影像式三維成像方法能夠獲得檢測樣品的立體圖像。
[0007]本發(fā)明的上述目的通過如下技術手段實現。
一種影像式三維成像方法，包括如下步驟，
(1)將測試平臺所在的平面定義為水平面，選擇水平面內兩條相互垂直的直線分別定義為X軸和Y軸，將過X軸和Y軸的交點且垂直于水平面的直線定義為Z軸；
先調整檢測樣品在水平面的具體位置，再調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品此位置下的清晰圖像F，記錄圖像、檢測樣品在水平面的坐標及成像系統(tǒng)對應的縱坐標，得到圖像F與坐標(X、Y、Z)之間的對應關系；
重復調整檢測樣品在水平面的具體位置，并調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品對應位置下的清晰圖像Fi，獲得多個位置下的圖像Fi與坐標(X1、Y1、Zi)之間的對應關系，i代表具體調整的次數，i為自然數；
(2)根據步驟(I)得到的多組圖像與坐標之間的對應關系，將多組圖像拼合生成三維圖像。
[0008]優(yōu)選的，上述步驟(2)具體是將圖像Fi作為生成圖像的水平坐標(X1、Yi)且對應高度為Zi處的圖像，將多組圖像拼合生成三維圖像。
[0009]另一優(yōu)選的，上述步驟(2)具體是，選擇一個縱坐標作為對應拼合圖像的高度為零處的縱向參考點，計算其余圖像的縱坐標與縱向參考點之間的差值Λ Ζ，將圖像Fi作為生成圖像的水平坐標(X1、Yi)且對應高度為Λ Z處的圖像，將多組圖像拼合生成三維圖像。[0010]進一步的，上述步驟(I)的調整檢測樣品在水平面的具體位置是預先設置檢測樣品的待檢測塊，將檢測樣品的待檢測塊逐個移動至成像系統(tǒng)的視域內進行成像檢測。
[0011]另一優(yōu)選的，上述步驟(I)的調整檢測樣品在水平面的具體位置是調整檢測樣品不同檢測區(qū)域之間的間隔，根據兩個檢測區(qū)域之間的間隔對應調整X軸和Y軸的坐標，再將檢測樣品移動至成像系統(tǒng)的視域內進行成像檢測。
[0012]進一步的，上述步驟(I)中先調整檢測樣品在水平面的具體位置，再調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品此位置下的清晰圖像F具體是采用聚焦的方式獲得的。
[0013]優(yōu)選的，上述聚焦方式具體是在水平位置(X、Y)處，移動成像系統(tǒng)在Z軸的位置，記錄在不同的縱坐標Z軸位置時的成像，隨著移動過程的進行依次記錄成像從模糊到清晰再到模糊的過程，將最清晰的成像作為清晰圖像F，并記錄圖像F對應的Z軸的位置。
[0014]另一優(yōu)選的，上述聚焦方式具體是在水平位置(X、Y)處，移動成像系統(tǒng)在縱坐標Z軸的位置，記錄在不同的Z軸位置時的成像，隨著移動過程的進行依次記錄成像從模糊到清晰再到模糊的過程，將最清晰的成像作為清晰圖像F ；
將每張成像的清晰度信息作為擬合坐標系中的縱坐標，以每張成像對應的Z軸位置作為擬合坐標系中的橫坐標，擬合二次曲線，通過二次曲線的最值計算得到最清晰的成像對應的Z軸位置，將此Z軸位置作為清晰圖像F對應的空間Z坐標。
[0015]本發(fā)明的影像式三維成像方法，包括如下步驟，(I)將測試平臺所在的平面定義為水平面，選擇水平面內兩條相互垂直的直線分別定義為X軸和Y軸，將過X軸和Y軸的交點且垂直于水平面的直線定義為Z軸；先調整檢測樣品在水平面的具體位置，再調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品此位置下的清晰圖像F，記錄圖像、檢測樣品在水平面的坐標及成像系統(tǒng)對應的縱坐標，得到圖像F與坐標(X、Y、Z)之間的對應關系；重復調整檢測樣品在水平面的具體位置，并調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品對應位置下的清晰圖像Fi，獲得多個位置下的圖像Fi與坐標(X1、Y1、Zi)之間的對應關系，i代表具體調整的次數，i為自然數；(2)根據步驟
(I)得到的多組圖像與坐標之間的對應關系，將多組圖像拼合生成三維圖像。本發(fā)明提供的影像式三維成像方法，通過獲得檢測樣品多個不同位置處的清晰圖像及對應的空間坐標進而合成反映檢測樣品表面特征的三維圖像，具有結果直觀，檢測速度快、精度高的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]利用附圖對本發(fā)明作進一步的說明，但附圖中的內容不構成對本發(fā)明的任何限制。
[0017]圖1是本發(fā)明一種影像式三維成像方法的檢測樣品在成像系統(tǒng)下的圖像。
[0018]圖2是本發(fā)明一種影像式三維成像方法得到的三維圖像。
[0019]
【具體實施方式】
[0020]結合以下實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0021]實施例1。
[0022]一種影像式三維成像方法，包括以下步驟。
[0023](I)將測試平臺所在的平面定義為水平面，選擇水平面內兩條相互垂直的直線分別定義為X軸和Y軸，將過X軸和Y軸的交點且垂直于水平面的直線定義為Z軸；
先調整檢測樣品在水平面的具體位置，再調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品此位置下的清晰圖像F，記錄圖像、檢測樣品在水平面的坐標及成像系統(tǒng)對應的縱坐標，得到圖像F與坐標(X、Y、Z)之間的對應關系；
重復調整檢測樣品在水平面的具體位置，并調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品對應位置下的清晰圖像Fi，獲得多個位置下的圖像Fi與坐標(X1、Y1、Zi)之間的對應關系，i代表具體調整的次數，i為自然數。
[0024]其中，步驟(I)的調整檢測樣品在水平面的具體位置是預先設置檢測樣品的待檢測塊，將檢測樣品的待檢測塊逐個移動至成像系統(tǒng)的視域內進行成像檢測。通過該方法，可以自由設置檢測樣品表面提取間隔大小。
[0025]步驟(I)中先調整檢測樣品在水平面的具體位置，再調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品此位置下的清晰圖像F具體是采用聚焦的方式獲得的。聚焦方式具體是在水平位置(X、Y)處，移動成像系統(tǒng)在Z軸的位置，記錄在不同的縱坐標Z軸位置時的成像，隨著移動過程的進行依次記錄成像從模糊到清晰再到模糊的過程，將最清晰的成像作為清晰圖像F，并記錄圖像F對應的Z軸的位置。
[0026](2)根據步驟(I)得到的多組圖像與坐標之間的對應關系，將多組圖像拼合生成三維圖像。步驟(2)具體是將圖像Fi作為生成圖像的水平坐標(X1、Yi)且對應高度為Zi處的圖像，將多組圖像拼合生成三維圖像。
[0027]需要說明的是，本實施例中的坐標系的設置方式僅僅是為了便于描述方便，在實際中，可以對應調整坐標系的設置。
[0028]本發(fā)明的影像式三維成像方法，通過獲得檢測樣品多個不同位置處的清晰圖像及對應的空間坐標進而合成反映檢測樣品表面特征的三維圖像，具有結果直觀的特點。由于采用成像系統(tǒng)獲取檢測樣品一定范圍內的清晰影像，因此對應一個水平坐標位置就可以獲得一個區(qū)域塊的影像，故檢測迅速，影像合成速度也快，具有檢測速度快、精度高的特點。
[0029]實施例2。
[0030]一種影像式三維成像方法，包括以下步驟。
[0031](I)將測試平臺所在的平面定義為水平面，選擇水平面內兩條相互垂直的直線分別定義為X軸和Y軸，將過X軸和Y軸的交點且垂直于水平面的直線定義為Z軸；
先調整檢測樣品在水平面的具體位置，再調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品此位置下的清晰圖像F，記錄圖像、檢測樣品在水平面的坐標及成像系統(tǒng)對應的縱坐標，得到圖像F與坐標(X、Y、Z)之間的對應關系；
重復調整檢測樣品在水平面的具體位置，并調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品對應位置下的清晰圖像Fi，獲得多個位置下的圖像Fi與坐標(X1、Y1、Zi)之間的對應關系，i代表具體調整的次數，i為自然數。
[0032]其中，步驟(I)的調整檢測樣品在水平面的具體位置是調整檢測樣品不同檢測區(qū)域之間的間隔，根據兩個檢測區(qū)域之間的間隔對應調整X軸和Y軸的坐標，再將檢測樣品移動至成像系統(tǒng)的視域內進行成像檢測。通過該方法，可以自由設置檢測樣品表面提取間隔大小，最小可達0.0lmm,精度可達0.005mm。
[0033]步驟(I)中先調整檢測樣品在水平面的具體位置，再調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品此位置下的清晰圖像F具體是采用聚焦的方式獲得的。聚焦方式具體是在水平位置(X、Y)處，移動成像系統(tǒng)在縱坐標Z軸的位置，記錄在不同的Z軸位置時的成像，隨著移動過程的進行依次記錄成像從模糊到清晰再到模糊的過程，將最清晰的成像作為清晰圖像F ；
將每張成像的清晰度信息作為擬合坐標系中的縱坐標，以每張成像對應的Z軸位置作為擬合坐標系中的橫坐標，擬合二次曲線，通過二次曲線的最值計算得到最清晰的成像對應的Z軸位置，將此Z軸位置作為清晰圖像F對應的空間Z坐標。
[0034](2)根據步驟(I)得到的多組圖像與坐標之間的對應關系，將多組圖像拼合生成三維圖像。步驟(2)具體是，選擇一個縱坐標作為對應拼合圖像的高度為零處的縱向參考點，計算其余圖像的縱坐標與縱向參考點之間的差值Λ Ζ，將圖像Fi作為生成圖像的水平坐標(X1、Yi)且對應高度為Λ Z處的圖像，將多組圖像拼合生成三維圖像。
[0035]需要說明的是，本實施例中的坐標系的設置方式僅僅是為了便于描述方便，在實際中，可以對應調整坐標系的設置。
[0036]本發(fā)明的影像式三維成像方法，通過獲得檢測樣品多個不同位置處的清晰圖像及對應的空間坐標進而合成反映檢測樣品表面特征的三維圖像，具有結果直觀的特點。由于采用成像系統(tǒng)獲取檢測樣品一定范圍內的清晰影像，因此對應一個水平坐標位置就可以獲得一個區(qū)域塊的影像，故檢測迅速，影像合成速度快，具有檢測速度快、精度高的特點。
[0037]實施例3。
[0038]一種用本發(fā)明實施例1的方法進行的影像式三維成像方法，檢測樣品在成像系統(tǒng)下的圖像如圖1所示，通過本發(fā)明的方法得到的部分三維圖像如圖2所示?？梢?，本發(fā)明的方法能夠得到清晰的三維圖像，具有直觀方便的特點。
[0039]最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的實質和范圍。
【權利要求】
1.一種影像式三維成像方法，其特征在于:包括如下步驟， (1)將測試平臺所在的平面定義為水平面，選擇水平面內兩條相互垂直的直線分別定義為X軸和Y軸，將過X軸和Y軸的交點且垂直于水平面的直線定義為Z軸； 先調整檢測樣品在水平面的具體位置，再調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品此位置下的清晰圖像F，記錄圖像、檢測樣品在水平面的坐標及成像系統(tǒng)對應的縱坐標，得到圖像F與坐標(X、Y、Z)之間的對應關系； 重復調整檢測樣品在水平面的具體位置，并調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品對應位置下的清晰圖像Fi，獲得多個位置下的圖像Fi與坐標(X1、Y1、Zi)之間的對應關系，i代表具體調整的次數，i為自然數； (2)根據步驟(I)得到的多組圖像與坐標之間的對應關系，將多組圖像拼合生成三維圖像。
2.根據權利要求1所述的影像式三維成像方法，其特征在于:所述步驟(2)具體是將圖像Fi作為生成圖像的水平坐標(X1、Yi)且對應高度為Zi處的圖像，將多組圖像拼合生成三維圖像。
3.根據權利要求1所述的影像式三維成像方法，其特征在于:所述步驟(2)具體是，選擇一個縱坐標作為對應拼合圖像的高度為零處的縱向參考點，計算其余圖像的縱坐標與縱向參考點之間的差值Λ Ζ，將圖像Fi作為生成圖像的水平坐標(X1、Yi)且對應高度為Λ Z處的圖像，將多組圖像拼合生成三維圖像。
4.根據權利要求1至3任意一項所述的影像式三維成像方法其特征在于:所述步驟(O的調整檢測樣品在水平面的具體位置是預先設置檢測樣品的待檢測塊，將檢測樣品的待檢測塊逐個移動至成像系統(tǒng)的視域內進行成像檢測。
5.根據權利要求1至3任意一項所述的影像式三維成像方法其特征在于:所述步驟(O的調整檢測樣品在水平面的具體位置是調整檢測樣品不同檢測區(qū)域之間的間隔，根據兩個檢測區(qū)域之間的間隔對應調整X軸和Y軸的坐標，再將檢測樣品移動至成像系統(tǒng)的視域內進行成像檢測。
6.根據權利要求1至3任意一項所述的影像式三維成像方法其特征在于: 所述步驟(I)中先調整檢測樣品在水平面的具體位置，再調整成像系統(tǒng)獲得檢測樣品此位置下的清晰圖像F具體是采用聚焦的方式獲得的。
7.根據權利要求6所述的影像式三維成像方法其特征在于:所述聚焦方式具體是在水平位置(X、Y)處，移動成像系統(tǒng)在Z軸的位置，記錄在不同的縱坐標Z軸位置時的成像，隨著移動過程的進行依次記錄成像從模糊到清晰再到模糊的過程，將最清晰的成像作為清晰圖像F，并記錄圖像F對應的Z軸的位置。
8.根據權利要求6所述的影像式三維成像方法其特征在于: 所述聚焦方式具體是在水平位置(Χ、Υ)處，移動成像系統(tǒng)在縱坐標Z軸的位置，記錄在不同的Z軸位置時的成像，隨著移動過程的進行依次記錄成像從模糊到清晰再到模糊的過程，將最清晰的成像作為清晰圖像F ; 將每張成像的清晰度信息作為擬合坐標系中的縱坐標，以每張成像對應的Z軸位置作為擬合坐標系中的橫坐標，擬合二次曲線，通過二次曲線的最值計算得到最清晰的成像對應的Z軸位置，將此Z軸位置作為清晰圖像F對應的空間Z坐標。
【文檔編號】G01B11/24GK103925888SQ201410166492
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權日:2014年4月23日
【發(fā)明者】洪金龍 申請人:東莞市天勤儀器有限公司