一種曲面展開成像裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及視覺應(yīng)用中的成像裝置及方法，尤其是指一種曲面展開成像裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于曲面成像，現(xiàn)有常規(guī)做法是沿著待測(cè)曲面布置多臺(tái)相機(jī)，經(jīng)各自進(jìn)行照相后處理而成。如圖1所示，沿著待測(cè)待測(cè)曲面10周邊均勻布置多臺(tái)相機(jī)11-14，每臺(tái)相機(jī)負(fù)責(zé)待測(cè)曲面的一部分區(qū)域的照相(圖1中每個(gè)相機(jī)引出的雙點(diǎn)虛線所涉及到的待測(cè)待測(cè)曲面10的范圍為該相機(jī)對(duì)應(yīng)的照相范圍)，然后處理而成一張完整的待測(cè)待測(cè)曲面像。
[0003]如圖1所示，使用多臺(tái)相機(jī)可以覆蓋全部待測(cè)待測(cè)曲面10的范圍。但是也存在一系列的問題:如圖2所示，單個(gè)相機(jī)13所拍攝到的圖像范圍中，待測(cè)曲面10上的各點(diǎn)與相機(jī)中心點(diǎn)之間的距離不是一致的，最近與最遠(yuǎn)的點(diǎn)相差距離為H，從而直接導(dǎo)致相機(jī)中所拍攝圖像分辨率出現(xiàn)顯著地差異，嚴(yán)重的，會(huì)產(chǎn)生成像不清晰的現(xiàn)象。另外，圖1所示的成像方式，如果實(shí)際應(yīng)用中存在成像空間限制的話，將會(huì)無法部署各相機(jī)的位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種曲面展開成像裝置，該裝置不僅能使曲面成像清晰，提高了曲面成像質(zhì)量，還能最大限度的降低對(duì)成像空間的需求。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供一種曲面展開成像方法。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種曲面展開成像裝置，其包含:
[0008]一組自聚焦光纖陣列，是由多數(shù)根自聚焦光纖按照待測(cè)曲面的形狀相對(duì)應(yīng)組合的線性排列，使各單根自聚焦光纖的頭部與待測(cè)曲面的相對(duì)距離保持一致，每根自聚焦光纖的頭部固定有聚焦光線的透鏡及成像用光源，每根自聚焦光纖將其對(duì)應(yīng)的待測(cè)曲面的聚焦范圍部分的反射光吸收進(jìn)光纖，并進(jìn)行傳導(dǎo)；
[0009]相機(jī)，是帶有CCD圖像傳感器的相機(jī)，CCD圖像傳感器的靶面像素個(gè)數(shù)大于自聚焦光纖陣列中自聚焦光纖的根數(shù)，CCD圖像傳感器的靶面像素與所述自聚焦光纖陣列中的多數(shù)根自聚焦光纖對(duì)應(yīng)相連，CCD圖像傳感器將自聚焦光纖陣列傳遞來的反射光信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并由相機(jī)中的成像處理器將待測(cè)曲面展開成平面成像。
[0010]所述自聚焦光纖陣列的排列密度由成像所需的分辨率決定，所需的分辨率高，排列密度密，反之，則排列密度疏。
[0011]所述單根自聚焦光纖的光源是環(huán)形發(fā)光光源。
[0012]本發(fā)明的另一目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0013]一種曲面展開成像方法，其包含以下步驟:
[0014]SI，利用一組線性排列的自聚焦光纖陣列吸收待測(cè)曲面上的反射光，并進(jìn)行傳導(dǎo):
[0015]自聚焦光纖陣列是由多數(shù)根自聚焦光纖按照待測(cè)曲面的形狀相對(duì)應(yīng)組合的線性排列，使各單根自聚焦光纖的頭部與待測(cè)曲面的相對(duì)距離保持一致，每根自聚焦光纖的頭部固定有聚焦光線的透鏡及成像用光源，每根自聚焦光纖將其對(duì)應(yīng)的待測(cè)曲面的聚焦范圍部分的反射光吸收進(jìn)光纖，并進(jìn)行傳導(dǎo)；
[0016]S2，利用帶有CCD圖像傳感器的相機(jī)將自聚焦光纖陣列傳導(dǎo)的反射光信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并由相機(jī)中的成像處理器將待測(cè)曲面展開成平面成像:
[0017]CCD圖像傳感器的靶面像素個(gè)數(shù)大于自聚焦光纖陣列中自聚焦光纖的根數(shù)，CCD圖像傳感器的靶面像素與所述自聚焦光纖陣列中的多數(shù)根自聚焦光纖對(duì)應(yīng)相連，CCD圖像傳感器將自聚焦光纖陣列傳遞來的反射光信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并由相機(jī)中的成像處理器將待測(cè)曲面展開成平面成像。
[0018]所述自聚焦光纖陣列的排列密度由成像所需的分辨率決定，所需的分辨率高，排列密度密，反之，則排列密度疏。
[0019]所述單根自聚焦光纖的光源是環(huán)形發(fā)光光源。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]本發(fā)明的曲面展開成像裝置及方法提出的技術(shù)方案，能夠有效降低成像所需要的相機(jī)個(gè)數(shù)，降低了系統(tǒng)成本，且能夠?qū)崿F(xiàn)在狹窄空間內(nèi)成像，減少了安裝成像系統(tǒng)所需要的空間。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)相機(jī)到待測(cè)曲面各點(diǎn)等分辨率、等精度的圖像采集，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)曲面高質(zhì)量成像，能為后續(xù)曲面表面質(zhì)量在線檢測(cè)系統(tǒng)輸入高清晰圖像，而有利于數(shù)據(jù)檢測(cè)的正確性。
[0022]為進(jìn)一步說明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有曲面成像裝置示意圖；
[0024]圖2為圖1中單個(gè)相機(jī)所拍攝到的曲面上各點(diǎn)與相機(jī)之間距離不一致的示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明曲面展開成像裝置實(shí)施例之一的示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明曲面展開成像裝置實(shí)施例之二的示意圖；
[0027]圖5為圖3中自聚焦光纖陣列線性排列的示意圖；
[0028]圖6為圖3中單根自聚焦光纖的頭部結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖7為圖3裝置成像示意圖；
[0030]圖8為本發(fā)明曲面展開成像方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0032]本發(fā)明是通過將待測(cè)曲面展成平面后進(jìn)行高清晰成像。由于待測(cè)曲面是實(shí)際的物理曲面，無法進(jìn)行展開成像，因此，本發(fā)明是通過光學(xué)方法將待測(cè)曲面進(jìn)行展開成像。
[0033]參見圖3，本發(fā)明的曲面展開成像裝置包含:
[0034]一組自聚焦光纖陣列31，是由多數(shù)根自聚焦光纖311按照待測(cè)曲面30的形狀相對(duì)應(yīng)組合排列，使各單根自聚焦光纖的頭部與待測(cè)曲面的相對(duì)距離保持一致，例如:圖3所示的實(shí)施例中，待測(cè)曲面30的形狀是波浪形曲面，自聚焦光纖陣列31為單排波浪形光纖陣列，并各單根自聚焦光纖311的頭部與待測(cè)曲面30的相對(duì)距離保持一致，又例如:圖4所示的實(shí)施例中，待測(cè)曲面40的形狀是圓形曲面，自聚焦光纖陣列41為圓線形排列的光纖陣列，并各單根自聚焦光纖411的頭部與待測(cè)曲面40的相對(duì)距離保持一致；圓形排列的自聚焦光纖陣列41中的單根自聚焦光纖411與單排波浪形排列的自聚焦光纖陣列31中的單根自聚焦光纖311結(jié)構(gòu)相同，因此在下面對(duì)自聚焦光纖陣列的進(jìn)一步說明中均采用圖3所示實(shí)施例中的自聚焦光纖陣列31 ;如圖5所示，自聚焦光纖陣列31中光纖的排列是線性排列，實(shí)現(xiàn)了將曲面展成平面進(jìn)行成像，排列密度由成像所需的分辨率決定，所需的分辨率高，則排列密度密，反之，則排列密度疏；如圖6所示，每根自聚焦光纖311的頭部固定有聚焦光線的透鏡312及成像用光源31