影像式三维成像方法
【专利摘要】一种影像式三维成像方法，包括如下步骤，（1）先调整检测样品在水平面的具体位置，再调整成像系统获得检测样品此位置下的清晰图像F，记录图像、检测样品在水平面的坐标及成像系统对应的纵坐标，得到图像F与坐标（X、Y、Z）之间的对应关系；重复调整检测样品在水平面的具体位置，并调整成像系统获得检测样品对应位置下的清晰图像Fi，获得多个位置下的图像Fi与坐标（Xi、Yi、Zi）之间的对应关系，i代表具体调整的次数，i为自然数；（2）根据步骤（1）得到的多组图像与坐标之间的对应关系，将多组图像拼合生成三维图像。本发明提供的影像式三维成像方法能够得到检测样品表面特征的三维图像，结果直观，检测速度快、精度高。
【专利说明】影像式三维成像方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及影像测量【技术领域】，特别是涉及一种影像式三维成像方法。
【背景技术】
[0002]随着技术的进步和发展，影像测量已经广泛应用于工业技术的各个方面。由于影像测量具有迅速、直接、准确等优点，影像自动测量仪器也随之不断改进。
[0003]现有技术中的影像测量仪通常设置有一水平基座，水平基座上设置有测试平台，与水平基座垂直的方向设置有影像测量机构，通过调整影像测量机构相对于测试平台上检测样品的相对位置，对检测样品的不同部位进行成像。
[0004]对一个测试样品进行检测过程中，需要调整好影像机构与测试样品之间的相对距离，再通过影像机构如镜头拍摄测试样品表面获得影像。如果检测样品具有一定的立体结构，这种情况下仅仅通过成像是不能够获得检测样品的实际表面结构的，另外平面图像也不便于观察。
[0005]因此，迫切需要提供一种能够快速获得检测样品立体图像的影像式三维成像方法以克服现有技术不足。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种影像式三维成像方法，该影像式三维成像方法能够获得检测样品的立体图像。
[0007]本发明的上述目的通过如下技术手段实现。
一种影像式三维成像方法，包括如下步骤，
(1)将测试平台所在的平面定义为水平面，选择水平面内两条相互垂直的直线分别定义为X轴和Y轴，将过X轴和Y轴的交点且垂直于水平面的直线定义为Z轴；
先调整检测样品在水平面的具体位置，再调整成像系统获得检测样品此位置下的清晰图像F，记录图像、检测样品在水平面的坐标及成像系统对应的纵坐标，得到图像F与坐标(X、Y、Z)之间的对应关系；
重复调整检测样品在水平面的具体位置，并调整成像系统获得检测样品对应位置下的清晰图像Fi，获得多个位置下的图像Fi与坐标(X1、Y1、Zi)之间的对应关系，i代表具体调整的次数，i为自然数；
(2)根据步骤(I)得到的多组图像与坐标之间的对应关系，将多组图像拼合生成三维图像。
[0008]优选的，上述步骤(2)具体是将图像Fi作为生成图像的水平坐标(X1、Yi)且对应高度为Zi处的图像，将多组图像拼合生成三维图像。
[0009]另一优选的，上述步骤(2)具体是，选择一个纵坐标作为对应拼合图像的高度为零处的纵向参考点，计算其余图像的纵坐标与纵向参考点之间的差值Λ Ζ，将图像Fi作为生成图像的水平坐标(X1、Yi)且对应高度为Λ Z处的图像，将多组图像拼合生成三维图像。[0010]进一步的，上述步骤(I)的调整检测样品在水平面的具体位置是预先设置检测样品的待检测块，将检测样品的待检测块逐个移动至成像系统的视域内进行成像检测。
[0011]另一优选的，上述步骤(I)的调整检测样品在水平面的具体位置是调整检测样品不同检测区域之间的间隔，根据两个检测区域之间的间隔对应调整X轴和Y轴的坐标，再将检测样品移动至成像系统的视域内进行成像检测。
[0012]进一步的，上述步骤(I)中先调整检测样品在水平面的具体位置，再调整成像系统获得检测样品此位置下的清晰图像F具体是采用聚焦的方式获得的。
[0013]优选的，上述聚焦方式具体是在水平位置(X、Y)处，移动成像系统在Z轴的位置，记录在不同的纵坐标Z轴位置时的成像，随着移动过程的进行依次记录成像从模糊到清晰再到模糊的过程，将最清晰的成像作为清晰图像F，并记录图像F对应的Z轴的位置。
[0014]另一优选的，上述聚焦方式具体是在水平位置(X、Y)处，移动成像系统在纵坐标Z轴的位置，记录在不同的Z轴位置时的成像，随着移动过程的进行依次记录成像从模糊到清晰再到模糊的过程，将最清晰的成像作为清晰图像F ；
将每张成像的清晰度信息作为拟合坐标系中的纵坐标，以每张成像对应的Z轴位置作为拟合坐标系中的横坐标，拟合二次曲线，通过二次曲线的最值计算得到最清晰的成像对应的Z轴位置，将此Z轴位置作为清晰图像F对应的空间Z坐标。
[0015]本发明的影像式三维成像方法，包括如下步骤，(I)将测试平台所在的平面定义为水平面，选择水平面内两条相互垂直的直线分别定义为X轴和Y轴，将过X轴和Y轴的交点且垂直于水平面的直线定义为Z轴；先调整检测样品在水平面的具体位置，再调整成像系统获得检测样品此位置下的清晰图像F，记录图像、检测样品在水平面的坐标及成像系统对应的纵坐标，得到图像F与坐标(X、Y、Z)之间的对应关系；重复调整检测样品在水平面的具体位置，并调整成像系统获得检测样品对应位置下的清晰图像Fi，获得多个位置下的图像Fi与坐标(X1、Y1、Zi)之间的对应关系，i代表具体调整的次数，i为自然数；(2)根据步骤
(I)得到的多组图像与坐标之间的对应关系，将多组图像拼合生成三维图像。本发明提供的影像式三维成像方法，通过获得检测样品多个不同位置处的清晰图像及对应的空间坐标进而合成反映检测样品表面特征的三维图像，具有结果直观，检测速度快、精度高的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
[0017]图1是本发明一种影像式三维成像方法的检测样品在成像系统下的图像。
[0018]图2是本发明一种影像式三维成像方法得到的三维图像。
[0019]
【具体实施方式】
[0020]结合以下实施例对本发明作进一步描述。
[0021]实施例1。
[0022]一种影像式三维成像方法，包括以下步骤。
[0023](I)将测试平台所在的平面定义为水平面，选择水平面内两条相互垂直的直线分别定义为X轴和Y轴，将过X轴和Y轴的交点且垂直于水平面的直线定义为Z轴；
先调整检测样品在水平面的具体位置，再调整成像系统获得检测样品此位置下的清晰图像F，记录图像、检测样品在水平面的坐标及成像系统对应的纵坐标，得到图像F与坐标(X、Y、Z)之间的对应关系；
重复调整检测样品在水平面的具体位置，并调整成像系统获得检测样品对应位置下的清晰图像Fi，获得多个位置下的图像Fi与坐标(X1、Y1、Zi)之间的对应关系，i代表具体调整的次数，i为自然数。
[0024]其中，步骤(I)的调整检测样品在水平面的具体位置是预先设置检测样品的待检测块，将检测样品的待检测块逐个移动至成像系统的视域内进行成像检测。通过该方法，可以自由设置检测样品表面提取间隔大小。
[0025]步骤(I)中先调整检测样品在水平面的具体位置，再调整成像系统获得检测样品此位置下的清晰图像F具体是采用聚焦的方式获得的。聚焦方式具体是在水平位置(X、Y)处，移动成像系统在Z轴的位置，记录在不同的纵坐标Z轴位置时的成像，随着移动过程的进行依次记录成像从模糊到清晰再到模糊的过程，将最清晰的成像作为清晰图像F，并记录图像F对应的Z轴的位置。
[0026](2)根据步骤(I)得到的多组图像与坐标之间的对应关系，将多组图像拼合生成三维图像。步骤(2)具体是将图像Fi作为生成图像的水平坐标(X1、Yi)且对应高度为Zi处的图像，将多组图像拼合生成三维图像。
[0027]需要说明的是，本实施例中的坐标系的设置方式仅仅是为了便于描述方便，在实际中，可以对应调整坐标系的设置。
[0028]本发明的影像式三维成像方法，通过获得检测样品多个不同位置处的清晰图像及对应的空间坐标进而合成反映检测样品表面特征的三维图像，具有结果直观的特点。由于采用成像系统获取检测样品一定范围内的清晰影像，因此对应一个水平坐标位置就可以获得一个区域块的影像，故检测迅速，影像合成速度也快，具有检测速度快、精度高的特点。
[0029]实施例2。
[0030]一种影像式三维成像方法，包括以下步骤。
[0031](I)将测试平台所在的平面定义为水平面，选择水平面内两条相互垂直的直线分别定义为X轴和Y轴，将过X轴和Y轴的交点且垂直于水平面的直线定义为Z轴；
先调整检测样品在水平面的具体位置，再调整成像系统获得检测样品此位置下的清晰图像F，记录图像、检测样品在水平面的坐标及成像系统对应的纵坐标，得到图像F与坐标(X、Y、Z)之间的对应关系；
重复调整检测样品在水平面的具体位置，并调整成像系统获得检测样品对应位置下的清晰图像Fi，获得多个位置下的图像Fi与坐标(X1、Y1、Zi)之间的对应关系，i代表具体调整的次数，i为自然数。
[0032]其中，步骤(I)的调整检测样品在水平面的具体位置是调整检测样品不同检测区域之间的间隔，根据两个检测区域之间的间隔对应调整X轴和Y轴的坐标，再将检测样品移动至成像系统的视域内进行成像检测。通过该方法，可以自由设置检测样品表面提取间隔大小，最小可达0.0lmm,精度可达0.005mm。
[0033]步骤(I)中先调整检测样品在水平面的具体位置，再调整成像系统获得检测样品此位置下的清晰图像F具体是采用聚焦的方式获得的。聚焦方式具体是在水平位置(X、Y)处，移动成像系统在纵坐标Z轴的位置，记录在不同的Z轴位置时的成像，随着移动过程的进行依次记录成像从模糊到清晰再到模糊的过程，将最清晰的成像作为清晰图像F ；
将每张成像的清晰度信息作为拟合坐标系中的纵坐标，以每张成像对应的Z轴位置作为拟合坐标系中的横坐标，拟合二次曲线，通过二次曲线的最值计算得到最清晰的成像对应的Z轴位置，将此Z轴位置作为清晰图像F对应的空间Z坐标。
[0034](2)根据步骤(I)得到的多组图像与坐标之间的对应关系，将多组图像拼合生成三维图像。步骤(2)具体是，选择一个纵坐标作为对应拼合图像的高度为零处的纵向参考点，计算其余图像的纵坐标与纵向参考点之间的差值Λ Ζ，将图像Fi作为生成图像的水平坐标(X1、Yi)且对应高度为Λ Z处的图像，将多组图像拼合生成三维图像。
[0035]需要说明的是，本实施例中的坐标系的设置方式仅仅是为了便于描述方便，在实际中，可以对应调整坐标系的设置。
[0036]本发明的影像式三维成像方法，通过获得检测样品多个不同位置处的清晰图像及对应的空间坐标进而合成反映检测样品表面特征的三维图像，具有结果直观的特点。由于采用成像系统获取检测样品一定范围内的清晰影像，因此对应一个水平坐标位置就可以获得一个区域块的影像，故检测迅速，影像合成速度快，具有检测速度快、精度高的特点。
[0037]实施例3。
[0038]一种用本发明实施例1的方法进行的影像式三维成像方法，检测样品在成像系统下的图像如图1所示，通过本发明的方法得到的部分三维图像如图2所示。可见，本发明的方法能够得到清晰的三维图像，具有直观方便的特点。
[0039]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
【权利要求】
1.一种影像式三维成像方法，其特征在于:包括如下步骤， (1)将测试平台所在的平面定义为水平面，选择水平面内两条相互垂直的直线分别定义为X轴和Y轴，将过X轴和Y轴的交点且垂直于水平面的直线定义为Z轴； 先调整检测样品在水平面的具体位置，再调整成像系统获得检测样品此位置下的清晰图像F，记录图像、检测样品在水平面的坐标及成像系统对应的纵坐标，得到图像F与坐标(X、Y、Z)之间的对应关系； 重复调整检测样品在水平面的具体位置，并调整成像系统获得检测样品对应位置下的清晰图像Fi，获得多个位置下的图像Fi与坐标(X1、Y1、Zi)之间的对应关系，i代表具体调整的次数，i为自然数； (2)根据步骤(I)得到的多组图像与坐标之间的对应关系，将多组图像拼合生成三维图像。
2.根据权利要求1所述的影像式三维成像方法，其特征在于:所述步骤(2)具体是将图像Fi作为生成图像的水平坐标(X1、Yi)且对应高度为Zi处的图像，将多组图像拼合生成三维图像。
3.根据权利要求1所述的影像式三维成像方法，其特征在于:所述步骤(2)具体是，选择一个纵坐标作为对应拼合图像的高度为零处的纵向参考点，计算其余图像的纵坐标与纵向参考点之间的差值Λ Ζ，将图像Fi作为生成图像的水平坐标(X1、Yi)且对应高度为Λ Z处的图像，将多组图像拼合生成三维图像。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的影像式三维成像方法其特征在于:所述步骤(O的调整检测样品在水平面的具体位置是预先设置检测样品的待检测块，将检测样品的待检测块逐个移动至成像系统的视域内进行成像检测。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的影像式三维成像方法其特征在于:所述步骤(O的调整检测样品在水平面的具体位置是调整检测样品不同检测区域之间的间隔，根据两个检测区域之间的间隔对应调整X轴和Y轴的坐标，再将检测样品移动至成像系统的视域内进行成像检测。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的影像式三维成像方法其特征在于: 所述步骤(I)中先调整检测样品在水平面的具体位置，再调整成像系统获得检测样品此位置下的清晰图像F具体是采用聚焦的方式获得的。
7.根据权利要求6所述的影像式三维成像方法其特征在于:所述聚焦方式具体是在水平位置(X、Y)处，移动成像系统在Z轴的位置，记录在不同的纵坐标Z轴位置时的成像，随着移动过程的进行依次记录成像从模糊到清晰再到模糊的过程，将最清晰的成像作为清晰图像F，并记录图像F对应的Z轴的位置。
8.根据权利要求6所述的影像式三维成像方法其特征在于: 所述聚焦方式具体是在水平位置(Χ、Υ)处，移动成像系统在纵坐标Z轴的位置，记录在不同的Z轴位置时的成像，随着移动过程的进行依次记录成像从模糊到清晰再到模糊的过程，将最清晰的成像作为清晰图像F ; 将每张成像的清晰度信息作为拟合坐标系中的纵坐标，以每张成像对应的Z轴位置作为拟合坐标系中的横坐标，拟合二次曲线，通过二次曲线的最值计算得到最清晰的成像对应的Z轴位置，将此Z轴位置作为清晰图像F对应的空间Z坐标。
【文档编号】G01B11/24GK103925888SQ201410166492
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】洪金龙 申请人:东莞市天勤仪器有限公司