一种高速结构光3D重建的装置及方法与流程

本发明涉及工业视觉测量相关，尤其涉及一种高速结构光3d重建的装置及方法。

背景技术：

1、在结构光3d重建技术中，光机投影频率和工业相机拍照频率一直是限制3d重建效率的关键参数。近年来，工业相机的拍摄速率飞速提升，光机的投影速率的增加却远远跟不上工业相机的拍照速率，为此，提升光机的投影速率是增加3d重建速率和效率的首要条件。

2、有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种高速结构光3d重建的装置及方法，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高速结构光3d重建的装置及方法。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明目的之一：

4、一种高速结构光3d重建的装置，重建装置包括投影装置、存储和传输装置、拍摄装置和计算机，其中，

5、投影装置用于接收待投射图片，进行光源投射，并反馈信号；

6、存储和传输装置连接投影装置、拍摄装置和计算机，用于存储与传输待测目标物体的信息与数据；

7、拍摄装置连接存储和传输装置，用于拍摄待测目标物体；

8、计算机连接存储和传输装置，用于反馈测试结果；

9、投影装置包括dlp控制模块，存储和传输装置包括fpga模块和相机同步模块，拍摄装置包括工业相机模块，dlp控制模块、fpga模块和相机同步模块之间相互连接设置，相机同步模块与工业相机模块相连接。

10、作为本发明的进一步改进，投影装置还包括dmd投影模块、led光源、光机和放大投影镜头，dlp控制模块分别与dmd投影模块和led光源相连接，dmd投影模块和led光源分别与光机相连接，光机与放大投影镜头相连接。

11、作为本发明的进一步改进，存储和传输装置还包括isp模块，isp模块与相机同步模块相连接。

12、作为本发明的进一步改进，拍摄装置还包括与工业相机模块相连接的放大拍摄镜头。

13、作为本发明的进一步改进，dlp控制模块为dlp投影设备，fpga模块为fpga控制器，工业相机模块为工业相机。

14、本发明目的之二：

15、一种高速结构光3d重建方法，依次包括以下步骤：

16、步骤1、存储和传输装置中的fpga模块通过接口传输待投射图片至投影装置中的dlp控制模块；

17、步骤2、投影装置中的dlp控制模块将图片数据写入投影缓存后输出至dmd投影模块，同时点亮led光源；

18、步骤3、调节led光源亮度开始投射并向存储和传输装置中的相机同步模块发送同步信号；

19、步骤4、存储和传输装置中的相机同步模块接收同步信号做适当延时，控制拍摄装置中的工业相机模块开始拍摄待测目标物体；

20、步骤5、检测过程；

21、步骤6、图像数据发送至isp模块；

22、步骤7、isp模块对图像数据进行处理后发送至计算机。

23、作为本发明的进一步改进，投影装置、存储和传输装置和拍摄装置之间的结构光投影步骤依次如下：

24、步骤1、fpga控制器算法生成包含调制信息和灰度信息的结构光第一图像；

25、步骤2、fpga控制器将第一图像传输到dlp投影设备中，每帧第一图像中的垂直同步信号作为与dlp投影设备之间的同步信号，作为dlp投影设备的曝光参考和触发参考；

26、步骤3、dlp投影设备将接收到的包含调制信息和灰度信息的结构光第一图像通过dmd投影模块反射led光源再经过放大投影镜头投射到待测目标物体上；

27、步骤4、同时，fpga控制器控制工业相机在dlp投影设备投图的时间内曝光拍照，得到包含调制信息和相位信息的第二图像；

28、步骤5、工业相机将第二图像传输到fpga控制器；

29、步骤6、fpga控制器对包含调制信息和相位信息的第二图像进行计算，得到包含各个像素d信息的第三图像；

30、步骤7、fpga控制器将第三图像传输到计算机中，通过上位机软件对第三图像进行显示和提取d信息。

31、作为本发明的进一步改进，fpga控制器将第一图像通过lvds接口运用视频流的方法传输到dlp投影设备中。

32、作为本发明的进一步改进，fpga控制器与dlp投影设备通信接口采用hdmi高清多媒体接口或者fdp平板显示接口。

33、作为本发明的进一步改进，工业相机将第二图像通过接口或者gige传输到fpga控制器。

34、借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

35、本发明通过利用dlp控制模块，针对dlp芯片通过视频流方式持续传输图片的功能，极大地提高dlp控制模块接收图片的速度，满足工业情况下多图高帧率的应用场景。

36、本发明区别于传统的将dlp投射图片存于flash之中，dlp与flash通信读取图片数据传输至dmd投射模块进行投射。

37、本发明方法利用dlp控制模块的视频序列模式，针对dlp芯片通过视频流方式持续传输图片的功能，利用fpga作为主控，主动的向dlp控制模块输入图像数据，并以行同步信号vsync作为与dlp模块之间的同步时钟，避免了传统方法dlp控制芯片与flash之间的握手时间，以及flash向dlp以8位图为单位的加载时间。

38、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种高速结构光3d重建的装置，其特征在于，所述重建装置包括投影装置(1)、存储和传输装置(2)、拍摄装置(3)和计算机(4)，其中，

2.如权利要求1所述的一种高速结构光3d重建的装置，其特征在于，所述投影装置(1)还包括dmd投影模块(12)、led光源(13)、光机(14)和放大投影镜头(15)，所述dlp控制模块(11)分别与dmd投影模块(12)和led光源(13)相连接，所述dmd投影模块(12)和led光源(13)分别与光机(14)相连接，所述光机(14)与放大投影镜头(15)相连接。

3.如权利要求1所述的一种高速结构光3d重建的装置，其特征在于，所述存储和传输装置(2)还包括isp模块(22)，所述isp模块(22)与相机同步模块(23)相连接。

4.如权利要求1所述的一种高速结构光3d重建的装置，其特征在于，所述拍摄装置(3)还包括与工业相机模块(31)相连接的放大拍摄镜头(32)。

5.如权利要求1所述的一种高速结构光3d重建的装置，其特征在于，所述dlp控制模块(11)为dlp投影设备(111)，所述fpga模块(21)为fpga控制器(211)，所述工业相机模块(31)为工业相机(311)。

6.如权利要求1～5任一所述的一种高速结构光3d重建方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的一种高速结构光3d重建方法，其特征在于，所述投影装置(1)、存储和传输装置(2)和拍摄装置(3)之间的结构光投影步骤依次如下：

8.如权利要求7所述的一种高速结构光3d重建方法，其特征在于，所述fpga控制器(211)将第一图像通过lvds接口运用视频流的方法传输到dlp投影设备(111)中。

9.如权利要求7所述的一种高速结构光3d重建方法，其特征在于，所述fpga控制器(211)与dlp投影设备(111)通信接口采用hdmi高清多媒体接口或者fdp平板显示接口。

10.如权利要求7所述的一种高速结构光3d重建方法，其特征在于，所述工业相机(311)将所述第二图像通过接口或者gige传输到fpga控制器(211)。

技术总结
本发明涉及一种高速结构光3D重建的装置及方法，重建装置包括投影装置、存储和传输装置、拍摄装置和计算机，投影装置包括DLP控制模块，存储和传输装置包括FPGA模块和相机同步模块，拍摄装置包括工业相机模块，DLP控制模块、FPGA模块和相机同步模块之间相互连接设置，相机同步模块与工业相机模块相连接。本发明通过利用DLP控制模块，针对DLP芯片通过视频流方式持续传输图片的功能，极大地提高DLP控制模块接收图片的速度，满足工业情况下多图高帧率的应用场景。

技术研发人员：周坤,周剑,方盛,王磊
受保护的技术使用者：苏州深浅优视智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13