專利名稱：一種三維實(shí)時(shí)攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種三維攝像系統(tǒng)中的三維實(shí)時(shí)攝像裝置，屬于三維攝像圖像采集領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于三角視覺原理的三維成像，在三維計(jì)算時(shí)需要目標(biāo)兩個(gè)角度的信息?；谥鲃?dòng)光投 影的三維采集系統(tǒng)中，雙像機(jī)采集時(shí)，在雙像機(jī)光軸的角平分線上(或單像機(jī)采集時(shí)，在與 單像機(jī)光軸線有一定夾角的方向上) 一般需要有投影設(shè)備發(fā)出的光線，其發(fā)出的光路投影于 采集目標(biāo)。
基于雙目像機(jī)的方法是通過兩個(gè)像機(jī)之間的相互關(guān)系來確定三維信息，其中結(jié)構(gòu)光投影 提供立體匹配時(shí)的特征信息，這種方法可以達(dá)到較好的精度，但需要兩套像機(jī)及其數(shù)字化采 集設(shè)備，且兩個(gè)彩色像機(jī)之間的幾何和光電參數(shù)很難調(diào)整一致；基于單目像機(jī)的方法是通過 像機(jī)與結(jié)構(gòu)光投影設(shè)備之間的關(guān)系來確定三維信息，雖然只需一臺(tái)攝像機(jī)，但三維數(shù)據(jù)采集 精度相對較低。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為解決在三維攝像系統(tǒng)中用一個(gè)像機(jī)來采集三維數(shù)據(jù)的精度問題而提出一種 三維實(shí)時(shí)攝像裝置。
一種三維實(shí)時(shí)攝像裝置，包括數(shù)據(jù)采集裝置和光線投影裝置，還包括同步器，所述數(shù)據(jù) 采集裝置包括像機(jī)、第一成像反光鏡、第二成像反光鏡和直角棱鏡，數(shù)據(jù)采集裝置固定在上 平臺(tái)上方，所述光線投影裝置包括投影器件、第一投影反光鏡和第二投影反光鏡，投影器件 固定在下平臺(tái)上方，其中像機(jī)的成像光軸平行于上平臺(tái)的平面，直角棱鏡固定于像機(jī)正前 方，直角棱鏡的兩個(gè)直角面垂直于上平臺(tái)的平面，像機(jī)的軸線和直角棱鏡的橫截面三角形的 直角平分線保持一致，直角棱鏡的兩個(gè)直角面外表面為反光鏡面，第一成像反光鏡和第二成 像反光鏡分別位于直角棱鏡的兩側(cè)并相對于直角棱鏡左右對稱，其鏡面均垂直于上平臺(tái)的平 面，第一投影反光鏡置于投影器件的投影鏡頭前方，第二投影反光鏡置于直角棱鏡斜面前方 并同時(shí)置于第一投影反光鏡的上方，兩個(gè)投影反光鏡鏡面相對，投影器件發(fā)出的光線經(jīng)第一 投影反光鏡和第二投影反光鏡的反射投影到像機(jī)正前方的采集目標(biāo)上，投影的光線最后與像 機(jī)的鏡頭成像軸線保持一致，投影器件和像機(jī)分別連接同步器的輸入端和輸出端。
本實(shí)用新型是一種實(shí)時(shí)三維攝像系統(tǒng)中用一個(gè)像機(jī)從兩個(gè)角度同時(shí)采集目標(biāo)圖像的裝 置，其可以用一個(gè)像機(jī)從左右兩個(gè)不同角度采集目標(biāo)圖像，投影設(shè)備可以將變化的圖像通過 上述兩個(gè)釆集光路的中間投影到采集目標(biāo)上，通過同步器可以使采集與投影實(shí)時(shí)同歩，兩路 光路所需要的幾何和光電參數(shù)只要調(diào)整一個(gè)像機(jī)的幾何和光電參數(shù)，其左右采集對應(yīng)的幾何 和光電參數(shù)是一致的。本實(shí)用新型巧妙的安排投影器件的位置，并利用兩個(gè)反光鏡使得投影 光路和像機(jī)的軸線一致。


圖l是本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)圖，圖中標(biāo)號名稱1、像機(jī)；2、第一成像反光鏡；3、第 二成像反光鏡；4、直角棱鏡；5、采集目標(biāo)；8、第二投影反光鏡；9、同歩器；10、上平臺(tái)。
圖2是本實(shí)用新型的正視結(jié)構(gòu)圖，圖中標(biāo)號名稱4、直角棱鏡；5、采集目標(biāo)；6、投影 器件；7、第一投影反光鏡；8、第二投影反光鏡；9、同步器；10、上平臺(tái)；11、下平臺(tái)。
具體實(shí)施方式

圖1和圖2是本實(shí)用新型不同視角的結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合圖1和圖2所示， 一種三維實(shí)時(shí)攝像 裝置，包括數(shù)據(jù)采集裝置和光線投影裝置，還包括同步器9，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括像機(jī)l、 第一成像反光鏡2、第二成像反光鏡3和直角棱鏡4，數(shù)據(jù)采集裝置固定在上平臺(tái)10上方， 所述光線投影裝置包括投影器件6、第一投影反光鏡7和第二投影反光鏡8,投影器件6固定 在下平臺(tái)11上方，其中像機(jī)1的成像光軸平行于上平臺(tái)10的平面，直角棱鏡4固定于像 機(jī)1正前方，直角棱鏡4的兩個(gè)直角面垂直于上平臺(tái)10的平面，像機(jī)1的軸線和直角棱鏡4 的橫截面三角形的直角平分線保持一致，直角棱鏡4的兩個(gè)直角面外表面為反光鏡面，第一 成像反光鏡2和第二成像反光鏡3分別用螺絲固定在直角棱鏡4的兩側(cè)上平臺(tái)10上并相對于 直角棱鏡4左右對稱，其鏡面均垂直于上平臺(tái)10的平面，第一成像反光鏡2和第二成像反光 鏡3可以調(diào)節(jié)與直角棱鏡4對應(yīng)的直角鏡面的角度和距離，第一投影反光鏡7置于投影器件 6的投影鏡頭前方，第二投影反光鏡8置于直角棱鏡4斜面前方并同時(shí)置于第一投影反光鏡7 的上方，兩個(gè)投影反光鏡鏡面相對并且可以調(diào)節(jié)兩者之間的角度和距離，投影器件6發(fā)出的 光線經(jīng)第一投影反光鏡7和第二投影反光鏡8的反射投影到像機(jī)1正前方的采集目標(biāo)5上， 投影的光線最后與像機(jī)1的鏡頭成像軸線保持一致，同步器9用一塊電路板實(shí)現(xiàn)輸入信號的 頻率變換以及輸出頻率信號在一個(gè)周期內(nèi)不同程度的移相，同步器9的輸入端連接投影器件 6的幀同步信號，其輸出端連接的像機(jī)1外觸發(fā)同步信號是用來控制像機(jī)1的曝光頻率，同 步器9上有相位選擇開關(guān)，輸出信號的相位可通過相位選擇開關(guān)在一個(gè)周期內(nèi)對像機(jī)1的外 觸發(fā)進(jìn)行不同程度的相位調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了光線投影和像機(jī)1對被投影目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí) 同步。
基于上述的三維實(shí)時(shí)攝像裝置的采集方法，包括如下歩驟
a. 在像機(jī)1前放置釆集目標(biāo)5，激活像機(jī)1進(jìn)行觀察；
b. 根據(jù)需要取景范圍的大小，分別調(diào)節(jié)第一成像反光鏡2和第二成像反光鏡3與直角棱鏡4 對應(yīng)的兩個(gè)直角鏡面的角度和距離，再觀察像機(jī)l;
c. 觀察采集目標(biāo)5是否分別通過第一成像反光鏡2和第二成像反光鏡3及直角棱鏡4的兩個(gè) 直角鏡面成像于像機(jī)圖像的左右兩部分，若不是，則重復(fù)步驟b;
d. 打開投影器件6，調(diào)節(jié)第一投影反光鏡7和第二投影反光鏡8之間的角度和距離，使得由 投影器件6發(fā)出的光線通過第一投影反光鏡7和第二投影反光鏡8的反射完全投射到釆集目 標(biāo)5上；
e. 觀察第二投影反光鏡8上反射的光路是否與像機(jī)l成像鏡頭的軸線保持一致，若不是，則 重復(fù)步驟d;
f. 將像機(jī)1的外觸發(fā)同步輸入端與投影器件6的幀同步輸出端連接到同步器9;
g. 激活像機(jī)l和投影器件6，調(diào)節(jié)同步器9的相位選擇開關(guān)，直至像機(jī)1與投影器件6同步， 最終可以清晰地從左右兩個(gè)角度采集到被投影器件6光線投影下的目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1、一種三維實(shí)時(shí)攝像裝置，包括數(shù)據(jù)采集裝置和光線投影裝置，其特征在于還包括同步器(9)，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括像機(jī)(1)、第一成像反光鏡(2)、第二成像反光鏡(3)和直角棱鏡(4)，數(shù)據(jù)采集裝置固定在上平臺(tái)(10)上方，所述光線投影裝置包括投影器件(6)、第一投影反光鏡(7)和第二投影反光鏡(8)，投影器件(6)固定在下平臺(tái)(11)上方，其中像機(jī)(1)的成像光軸平行于上平臺(tái)(10)的平面，直角棱鏡(4)固定于像機(jī)(1)正前方，直角棱鏡(4)的兩個(gè)直角面垂直于上平臺(tái)(10)的平面，像機(jī)(1)的軸線和直角棱鏡(4)的橫截面三角形的直角平分線保持一致，直角棱鏡(4)的兩個(gè)直角面外表面為反光鏡面，第一成像反光鏡(2)和第二成像反光鏡(3)分別位于直角棱鏡(4)的兩側(cè)并相對于直角棱鏡(4)左右對稱，其鏡面均垂直于上平臺(tái)(10)的平面，第一投影反光鏡(7)置于投影器件(6)的投影鏡頭前方，第二投影反光鏡(8)置于直角棱鏡(4)斜面前方并同時(shí)置于第一投影反光鏡(7)的上方，兩個(gè)投影反光鏡鏡面相對，投影器件(6)發(fā)出的光線經(jīng)第一投影反光鏡(7)和第二投影反光鏡(8)的反射投影到像機(jī)(1)正前方的采集目標(biāo)(5)上，投影的光線最后與像機(jī)(1)的鏡頭成像軸線保持一致，投影器件(6)和像機(jī)(1)分別連接同步器(9)的輸入端和輸出端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三維實(shí)時(shí)攝像裝置，其特征在于第一成像反光鏡(2)和 第二成像反光鏡(3)分別與直角棱鏡(4)對應(yīng)的兩個(gè)直角鏡面的角度和距離可調(diào)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三維實(shí)時(shí)攝像裝置，其特征在于第一投影反光鏡(7)和 第二投影反光鏡(8)之間的角度和距離可調(diào)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種三維實(shí)時(shí)攝像裝置，其特征在于所述同步器(9)還具有 輸出信號的相位選擇開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種三維實(shí)時(shí)攝像裝置，屬于三維攝像圖像采集領(lǐng)域。該裝置中置于上平臺(tái)上方的數(shù)據(jù)采集裝置包括像機(jī)、第一成像反光鏡、第二成像反光鏡和直角棱鏡，光線投影裝置包括投影器件、第一投影反光鏡和第二投影反光鏡，投影器件固定在下平臺(tái)上方，該裝置還包括一個(gè)連接像機(jī)與投影器件的同步器。該裝置根據(jù)不同的采集目標(biāo)調(diào)節(jié)第一成像反光鏡和第二成像反光鏡相對于直角棱鏡兩個(gè)直角鏡面的角度和距離以及第一投影反光鏡和第二投影反光鏡之間的角度和距離，最后通過同步器同步像機(jī)與投影器件得到采集圖像。本實(shí)用新型用一個(gè)像機(jī)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)角度同時(shí)采集目標(biāo)圖像，實(shí)現(xiàn)了采集與投影實(shí)時(shí)同步。
文檔編號G02B7/182GK201378251SQ20092004107
公開日2010年1月6日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者王靖嫣, 偉 衡 申請人:東南大學(xué)