影像式三維成像方法
【專利摘要】一種影像式三維成像方法，包括如下步驟，（1）先調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，再調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品此位置下的清晰圖像F，記錄圖像、檢測(cè)樣品在水平面的坐標(biāo)及成像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)，得到圖像F與坐標(biāo)（X、Y、Z）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；重復(fù)調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，并調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品對(duì)應(yīng)位置下的清晰圖像Fi，獲得多個(gè)位置下的圖像Fi與坐標(biāo)（Xi、Yi、Zi）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，i代表具體調(diào)整的次數(shù)，i為自然數(shù)；（2）根據(jù)步驟（1）得到的多組圖像與坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將多組圖像拼合生成三維圖像。本發(fā)明提供的影像式三維成像方法能夠得到檢測(cè)樣品表面特征的三維圖像，結(jié)果直觀，檢測(cè)速度快、精度高。
【專利說明】影像式三維成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及影像測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種影像式三維成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，影像測(cè)量已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)技術(shù)的各個(gè)方面。由于影像測(cè)量具有迅速、直接、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，影像自動(dòng)測(cè)量?jī)x器也隨之不斷改進(jìn)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的影像測(cè)量?jī)x通常設(shè)置有一水平基座，水平基座上設(shè)置有測(cè)試平臺(tái)，與水平基座垂直的方向設(shè)置有影像測(cè)量機(jī)構(gòu)，通過調(diào)整影像測(cè)量機(jī)構(gòu)相對(duì)于測(cè)試平臺(tái)上檢測(cè)樣品的相對(duì)位置，對(duì)檢測(cè)樣品的不同部位進(jìn)行成像。
[0004]對(duì)一個(gè)測(cè)試樣品進(jìn)行檢測(cè)過程中，需要調(diào)整好影像機(jī)構(gòu)與測(cè)試樣品之間的相對(duì)距離，再通過影像機(jī)構(gòu)如鏡頭拍攝測(cè)試樣品表面獲得影像。如果檢測(cè)樣品具有一定的立體結(jié)構(gòu)，這種情況下僅僅通過成像是不能夠獲得檢測(cè)樣品的實(shí)際表面結(jié)構(gòu)的，另外平面圖像也不便于觀察。
[0005]因此，迫切需要提供一種能夠快速獲得檢測(cè)樣品立體圖像的影像式三維成像方法以克服現(xiàn)有技術(shù)不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種影像式三維成像方法，該影像式三維成像方法能夠獲得檢測(cè)樣品的立體圖像。
[0007]本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)。
一種影像式三維成像方法，包括如下步驟，
(1)將測(cè)試平臺(tái)所在的平面定義為水平面，選擇水平面內(nèi)兩條相互垂直的直線分別定義為X軸和Y軸，將過X軸和Y軸的交點(diǎn)且垂直于水平面的直線定義為Z軸；
先調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，再調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品此位置下的清晰圖像F，記錄圖像、檢測(cè)樣品在水平面的坐標(biāo)及成像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)，得到圖像F與坐標(biāo)(X、Y、Z)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
重復(fù)調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，并調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品對(duì)應(yīng)位置下的清晰圖像Fi，獲得多個(gè)位置下的圖像Fi與坐標(biāo)(X1、Y1、Zi)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，i代表具體調(diào)整的次數(shù)，i為自然數(shù)；
(2)根據(jù)步驟(I)得到的多組圖像與坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將多組圖像拼合生成三維圖像。
[0008]優(yōu)選的，上述步驟(2)具體是將圖像Fi作為生成圖像的水平坐標(biāo)(X1、Yi)且對(duì)應(yīng)高度為Zi處的圖像，將多組圖像拼合生成三維圖像。
[0009]另一優(yōu)選的，上述步驟(2)具體是，選擇一個(gè)縱坐標(biāo)作為對(duì)應(yīng)拼合圖像的高度為零處的縱向參考點(diǎn)，計(jì)算其余圖像的縱坐標(biāo)與縱向參考點(diǎn)之間的差值Λ Ζ，將圖像Fi作為生成圖像的水平坐標(biāo)(X1、Yi)且對(duì)應(yīng)高度為Λ Z處的圖像，將多組圖像拼合生成三維圖像。[0010]進(jìn)一步的，上述步驟(I)的調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置是預(yù)先設(shè)置檢測(cè)樣品的待檢測(cè)塊，將檢測(cè)樣品的待檢測(cè)塊逐個(gè)移動(dòng)至成像系統(tǒng)的視域內(nèi)進(jìn)行成像檢測(cè)。
[0011]另一優(yōu)選的，上述步驟(I)的調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置是調(diào)整檢測(cè)樣品不同檢測(cè)區(qū)域之間的間隔，根據(jù)兩個(gè)檢測(cè)區(qū)域之間的間隔對(duì)應(yīng)調(diào)整X軸和Y軸的坐標(biāo)，再將檢測(cè)樣品移動(dòng)至成像系統(tǒng)的視域內(nèi)進(jìn)行成像檢測(cè)。
[0012]進(jìn)一步的，上述步驟(I)中先調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，再調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品此位置下的清晰圖像F具體是采用聚焦的方式獲得的。
[0013]優(yōu)選的，上述聚焦方式具體是在水平位置(X、Y)處，移動(dòng)成像系統(tǒng)在Z軸的位置，記錄在不同的縱坐標(biāo)Z軸位置時(shí)的成像，隨著移動(dòng)過程的進(jìn)行依次記錄成像從模糊到清晰再到模糊的過程，將最清晰的成像作為清晰圖像F，并記錄圖像F對(duì)應(yīng)的Z軸的位置。
[0014]另一優(yōu)選的，上述聚焦方式具體是在水平位置(X、Y)處，移動(dòng)成像系統(tǒng)在縱坐標(biāo)Z軸的位置，記錄在不同的Z軸位置時(shí)的成像，隨著移動(dòng)過程的進(jìn)行依次記錄成像從模糊到清晰再到模糊的過程，將最清晰的成像作為清晰圖像F ；
將每張成像的清晰度信息作為擬合坐標(biāo)系中的縱坐標(biāo)，以每張成像對(duì)應(yīng)的Z軸位置作為擬合坐標(biāo)系中的橫坐標(biāo)，擬合二次曲線，通過二次曲線的最值計(jì)算得到最清晰的成像對(duì)應(yīng)的Z軸位置，將此Z軸位置作為清晰圖像F對(duì)應(yīng)的空間Z坐標(biāo)。
[0015]本發(fā)明的影像式三維成像方法，包括如下步驟，(I)將測(cè)試平臺(tái)所在的平面定義為水平面，選擇水平面內(nèi)兩條相互垂直的直線分別定義為X軸和Y軸，將過X軸和Y軸的交點(diǎn)且垂直于水平面的直線定義為Z軸；先調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，再調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品此位置下的清晰圖像F，記錄圖像、檢測(cè)樣品在水平面的坐標(biāo)及成像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)，得到圖像F與坐標(biāo)(X、Y、Z)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；重復(fù)調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，并調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品對(duì)應(yīng)位置下的清晰圖像Fi，獲得多個(gè)位置下的圖像Fi與坐標(biāo)(X1、Y1、Zi)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，i代表具體調(diào)整的次數(shù)，i為自然數(shù)；(2)根據(jù)步驟
(I)得到的多組圖像與坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將多組圖像拼合生成三維圖像。本發(fā)明提供的影像式三維成像方法，通過獲得檢測(cè)樣品多個(gè)不同位置處的清晰圖像及對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)進(jìn)而合成反映檢測(cè)樣品表面特征的三維圖像，具有結(jié)果直觀，檢測(cè)速度快、精度高的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但附圖中的內(nèi)容不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。
[0017]圖1是本發(fā)明一種影像式三維成像方法的檢測(cè)樣品在成像系統(tǒng)下的圖像。
[0018]圖2是本發(fā)明一種影像式三維成像方法得到的三維圖像。
[0019]
【具體實(shí)施方式】
[0020]結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0021]實(shí)施例1。
[0022]一種影像式三維成像方法，包括以下步驟。
[0023](I)將測(cè)試平臺(tái)所在的平面定義為水平面，選擇水平面內(nèi)兩條相互垂直的直線分別定義為X軸和Y軸，將過X軸和Y軸的交點(diǎn)且垂直于水平面的直線定義為Z軸；
先調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，再調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品此位置下的清晰圖像F，記錄圖像、檢測(cè)樣品在水平面的坐標(biāo)及成像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)，得到圖像F與坐標(biāo)(X、Y、Z)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
重復(fù)調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，并調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品對(duì)應(yīng)位置下的清晰圖像Fi，獲得多個(gè)位置下的圖像Fi與坐標(biāo)(X1、Y1、Zi)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，i代表具體調(diào)整的次數(shù)，i為自然數(shù)。
[0024]其中，步驟(I)的調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置是預(yù)先設(shè)置檢測(cè)樣品的待檢測(cè)塊，將檢測(cè)樣品的待檢測(cè)塊逐個(gè)移動(dòng)至成像系統(tǒng)的視域內(nèi)進(jìn)行成像檢測(cè)。通過該方法，可以自由設(shè)置檢測(cè)樣品表面提取間隔大小。
[0025]步驟(I)中先調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，再調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品此位置下的清晰圖像F具體是采用聚焦的方式獲得的。聚焦方式具體是在水平位置(X、Y)處，移動(dòng)成像系統(tǒng)在Z軸的位置，記錄在不同的縱坐標(biāo)Z軸位置時(shí)的成像，隨著移動(dòng)過程的進(jìn)行依次記錄成像從模糊到清晰再到模糊的過程，將最清晰的成像作為清晰圖像F，并記錄圖像F對(duì)應(yīng)的Z軸的位置。
[0026](2)根據(jù)步驟(I)得到的多組圖像與坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將多組圖像拼合生成三維圖像。步驟(2)具體是將圖像Fi作為生成圖像的水平坐標(biāo)(X1、Yi)且對(duì)應(yīng)高度為Zi處的圖像，將多組圖像拼合生成三維圖像。
[0027]需要說明的是，本實(shí)施例中的坐標(biāo)系的設(shè)置方式僅僅是為了便于描述方便，在實(shí)際中，可以對(duì)應(yīng)調(diào)整坐標(biāo)系的設(shè)置。
[0028]本發(fā)明的影像式三維成像方法，通過獲得檢測(cè)樣品多個(gè)不同位置處的清晰圖像及對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)進(jìn)而合成反映檢測(cè)樣品表面特征的三維圖像，具有結(jié)果直觀的特點(diǎn)。由于采用成像系統(tǒng)獲取檢測(cè)樣品一定范圍內(nèi)的清晰影像，因此對(duì)應(yīng)一個(gè)水平坐標(biāo)位置就可以獲得一個(gè)區(qū)域塊的影像，故檢測(cè)迅速，影像合成速度也快，具有檢測(cè)速度快、精度高的特點(diǎn)。
[0029]實(shí)施例2。
[0030]一種影像式三維成像方法，包括以下步驟。
[0031](I)將測(cè)試平臺(tái)所在的平面定義為水平面，選擇水平面內(nèi)兩條相互垂直的直線分別定義為X軸和Y軸，將過X軸和Y軸的交點(diǎn)且垂直于水平面的直線定義為Z軸；
先調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，再調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品此位置下的清晰圖像F，記錄圖像、檢測(cè)樣品在水平面的坐標(biāo)及成像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)，得到圖像F與坐標(biāo)(X、Y、Z)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
重復(fù)調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，并調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品對(duì)應(yīng)位置下的清晰圖像Fi，獲得多個(gè)位置下的圖像Fi與坐標(biāo)(X1、Y1、Zi)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，i代表具體調(diào)整的次數(shù)，i為自然數(shù)。
[0032]其中，步驟(I)的調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置是調(diào)整檢測(cè)樣品不同檢測(cè)區(qū)域之間的間隔，根據(jù)兩個(gè)檢測(cè)區(qū)域之間的間隔對(duì)應(yīng)調(diào)整X軸和Y軸的坐標(biāo)，再將檢測(cè)樣品移動(dòng)至成像系統(tǒng)的視域內(nèi)進(jìn)行成像檢測(cè)。通過該方法，可以自由設(shè)置檢測(cè)樣品表面提取間隔大小，最小可達(dá)0.0lmm,精度可達(dá)0.005mm。
[0033]步驟(I)中先調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，再調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品此位置下的清晰圖像F具體是采用聚焦的方式獲得的。聚焦方式具體是在水平位置(X、Y)處，移動(dòng)成像系統(tǒng)在縱坐標(biāo)Z軸的位置，記錄在不同的Z軸位置時(shí)的成像，隨著移動(dòng)過程的進(jìn)行依次記錄成像從模糊到清晰再到模糊的過程，將最清晰的成像作為清晰圖像F ；
將每張成像的清晰度信息作為擬合坐標(biāo)系中的縱坐標(biāo)，以每張成像對(duì)應(yīng)的Z軸位置作為擬合坐標(biāo)系中的橫坐標(biāo)，擬合二次曲線，通過二次曲線的最值計(jì)算得到最清晰的成像對(duì)應(yīng)的Z軸位置，將此Z軸位置作為清晰圖像F對(duì)應(yīng)的空間Z坐標(biāo)。
[0034](2)根據(jù)步驟(I)得到的多組圖像與坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將多組圖像拼合生成三維圖像。步驟(2)具體是，選擇一個(gè)縱坐標(biāo)作為對(duì)應(yīng)拼合圖像的高度為零處的縱向參考點(diǎn)，計(jì)算其余圖像的縱坐標(biāo)與縱向參考點(diǎn)之間的差值Λ Ζ，將圖像Fi作為生成圖像的水平坐標(biāo)(X1、Yi)且對(duì)應(yīng)高度為Λ Z處的圖像，將多組圖像拼合生成三維圖像。
[0035]需要說明的是，本實(shí)施例中的坐標(biāo)系的設(shè)置方式僅僅是為了便于描述方便，在實(shí)際中，可以對(duì)應(yīng)調(diào)整坐標(biāo)系的設(shè)置。
[0036]本發(fā)明的影像式三維成像方法，通過獲得檢測(cè)樣品多個(gè)不同位置處的清晰圖像及對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)進(jìn)而合成反映檢測(cè)樣品表面特征的三維圖像，具有結(jié)果直觀的特點(diǎn)。由于采用成像系統(tǒng)獲取檢測(cè)樣品一定范圍內(nèi)的清晰影像，因此對(duì)應(yīng)一個(gè)水平坐標(biāo)位置就可以獲得一個(gè)區(qū)域塊的影像，故檢測(cè)迅速，影像合成速度快，具有檢測(cè)速度快、精度高的特點(diǎn)。
[0037]實(shí)施例3。
[0038]一種用本發(fā)明實(shí)施例1的方法進(jìn)行的影像式三維成像方法，檢測(cè)樣品在成像系統(tǒng)下的圖像如圖1所示，通過本發(fā)明的方法得到的部分三維圖像如圖2所示。可見，本發(fā)明的方法能夠得到清晰的三維圖像，具有直觀方便的特點(diǎn)。
[0039]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種影像式三維成像方法，其特征在于:包括如下步驟， (1)將測(cè)試平臺(tái)所在的平面定義為水平面，選擇水平面內(nèi)兩條相互垂直的直線分別定義為X軸和Y軸，將過X軸和Y軸的交點(diǎn)且垂直于水平面的直線定義為Z軸； 先調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，再調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品此位置下的清晰圖像F，記錄圖像、檢測(cè)樣品在水平面的坐標(biāo)及成像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)，得到圖像F與坐標(biāo)(X、Y、Z)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系； 重復(fù)調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，并調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品對(duì)應(yīng)位置下的清晰圖像Fi，獲得多個(gè)位置下的圖像Fi與坐標(biāo)(X1、Y1、Zi)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，i代表具體調(diào)整的次數(shù)，i為自然數(shù)； (2)根據(jù)步驟(I)得到的多組圖像與坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將多組圖像拼合生成三維圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像式三維成像方法，其特征在于:所述步驟(2)具體是將圖像Fi作為生成圖像的水平坐標(biāo)(X1、Yi)且對(duì)應(yīng)高度為Zi處的圖像，將多組圖像拼合生成三維圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像式三維成像方法，其特征在于:所述步驟(2)具體是，選擇一個(gè)縱坐標(biāo)作為對(duì)應(yīng)拼合圖像的高度為零處的縱向參考點(diǎn)，計(jì)算其余圖像的縱坐標(biāo)與縱向參考點(diǎn)之間的差值Λ Ζ，將圖像Fi作為生成圖像的水平坐標(biāo)(X1、Yi)且對(duì)應(yīng)高度為Λ Z處的圖像，將多組圖像拼合生成三維圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的影像式三維成像方法其特征在于:所述步驟(O的調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置是預(yù)先設(shè)置檢測(cè)樣品的待檢測(cè)塊，將檢測(cè)樣品的待檢測(cè)塊逐個(gè)移動(dòng)至成像系統(tǒng)的視域內(nèi)進(jìn)行成像檢測(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的影像式三維成像方法其特征在于:所述步驟(O的調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置是調(diào)整檢測(cè)樣品不同檢測(cè)區(qū)域之間的間隔，根據(jù)兩個(gè)檢測(cè)區(qū)域之間的間隔對(duì)應(yīng)調(diào)整X軸和Y軸的坐標(biāo)，再將檢測(cè)樣品移動(dòng)至成像系統(tǒng)的視域內(nèi)進(jìn)行成像檢測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的影像式三維成像方法其特征在于: 所述步驟(I)中先調(diào)整檢測(cè)樣品在水平面的具體位置，再調(diào)整成像系統(tǒng)獲得檢測(cè)樣品此位置下的清晰圖像F具體是采用聚焦的方式獲得的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的影像式三維成像方法其特征在于:所述聚焦方式具體是在水平位置(X、Y)處，移動(dòng)成像系統(tǒng)在Z軸的位置，記錄在不同的縱坐標(biāo)Z軸位置時(shí)的成像，隨著移動(dòng)過程的進(jìn)行依次記錄成像從模糊到清晰再到模糊的過程，將最清晰的成像作為清晰圖像F，并記錄圖像F對(duì)應(yīng)的Z軸的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的影像式三維成像方法其特征在于: 所述聚焦方式具體是在水平位置(Χ、Υ)處，移動(dòng)成像系統(tǒng)在縱坐標(biāo)Z軸的位置，記錄在不同的Z軸位置時(shí)的成像，隨著移動(dòng)過程的進(jìn)行依次記錄成像從模糊到清晰再到模糊的過程，將最清晰的成像作為清晰圖像F ; 將每張成像的清晰度信息作為擬合坐標(biāo)系中的縱坐標(biāo)，以每張成像對(duì)應(yīng)的Z軸位置作為擬合坐標(biāo)系中的橫坐標(biāo)，擬合二次曲線，通過二次曲線的最值計(jì)算得到最清晰的成像對(duì)應(yīng)的Z軸位置，將此Z軸位置作為清晰圖像F對(duì)應(yīng)的空間Z坐標(biāo)。
【文檔編號(hào)】G01B11/24GK103925888SQ201410166492
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】洪金龍 申請(qǐng)人:東莞市天勤儀器有限公司