背景及意义
我们生活在一个三维的立体世界,但目前广泛应用,为人们熟知的“图像”实际是真实的三维世界再二维平面上的映射,这其中包含了大量的信息损失。随着现代计算机技术的飞速发展,计算机图形图像处理广泛地应用于工业,国防和医学等领域,对“三维图像”的需求越来越大。
工业界要求能快速地测量工件的三维尺寸和表面形貌等;国防界需要在无损的情况下很精确地判断火箭等高精尖产品电子器件焊点的虚实;放疗界3D剂量验证需要实时得到三维的剂量分布等。
常用的三维图像获取技术
获取真实对象的三维图像关键在于获取物体表面采样点的立体坐标,尤其是深度数据,相对于传统的镜头+相机装置,需要一些特殊的技术来获得深度信息。
接触式
用可以精确定位的探针去逐点接触物体表面,测得被接触点的空间坐标。
特点:原理简单,精度高,速度慢。
非接触式———雷达法
利用脉冲光的来回来回飞行时间计算目标距离。
特点:精确度高,但内部结构复杂,对较近物体的深度测量准确,分辨率高。
计算机视觉——立体视觉
立体视觉法是通过不同位置的相机对同一目标拍摄的两幅或多副图像组成的立体像对,利用对应点的视差来计算视野范围内的立体信息。
优势:受物体表面反射特性影响小,不接触物体,不需要附加光源,对使用环境要求宽松,测量范围宽。
立体视觉在许多领域均极具应用价值,如机器人视觉感知系统,物体表面三维坐标测量,系统的位姿检测与控制等。除双目立体视觉外,还发展了三目甚至多目立体视觉系统,其中光场相机就是基于多目立体视觉的产物。
目前商业三维成像设备
目前商用三维成像设备主要有:德国的Raytrix,马路科技GOM和Basler,日本的Keyence.Cognex等。
光场相机
优势:1.任意深度位置的图像都可以通过对一次拍摄得到的场进行积分获得,无需机械调焦
2.在积分成像之前对光辐射的相位误差进行校正,消除几何相差的影响
3.从多维光辐射信息中实时计算出面积表的三维形态
4.立体视觉法获取三维图像的一切优势
应用及市场
*机器视觉工业检测
主要可用于以下场景:
PCB电路板的视觉检查;钢板表面的自动探伤;大型工件平行度测量;
容器容积或杂质检测;机械零件的自动识别分类;工件的几何尺寸测量等
*人脸识别
*流场流速测量
*火焰温度测量
*机器视觉