CN102243185A

CN102243185A - 一种多面成像测量装置

Info

Publication number: CN102243185A
Application number: CN 201110103896
Authority: CN
Inventors: 周望
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2011-11-16

Abstract

本发明涉及一种用于一次成像测量物体正面及侧面全景的技术，公开了一种多面成像测量装置，采用圆锥形内侧反光面将物体的侧面全景反射，实现一台相机同时对物体正面及其侧面一次成像。该装置的拍摄器（4）置于待测物件（3）的顶部，反光镜（1）和环状拍摄光源（6）置于待测物件周边提供环状拍摄光源，拍摄器输出信号经图像信息处理系统（5）整形恢复处理后得出判断或测量结果。本发明采用一反射成像光学结构单次拍摄成像技术，过程简单，提高实时检测待测物件的工作效率。它仅需要一台摄像装置，降低了摄像部件的投入成本；且待测物件或相机为固定拍摄，不再需要旋转、定位、步进电机驱动等辅助装置，降低了整个测量装置的制造成本。

Description

一种多面成像测量装置

技术领域

本发明涉及机器视觉系统中一种用于待测物件正面及其侧面的一次成像技术，具体涉及一种采用圆锥形内侧反光镜将待测物件侧面全景反射，实现单台相机对待测物件正面及其侧面一次成像。

背景技术

机器视觉系统（图像处理系统）具有高速、不疲劳、灵活特点，被广泛应用于工业自动化领域。通过机器视觉的图像摄取装置，如 CMOS相机或CCD 相机）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用图像处理系统，根据像素分布、亮度、颜色等信息，转变成数字信号；图像处理系统通过各种运算对图像信号抽取目标特征，如面积、数量、位置、长度等要素。然后，根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格 / 不合格、有 / 无等，实现自动判别功能，控制设备的操作。机器视觉是用机器代替人工作出判断或测量。

现有技术中，中国实用新型专利提供了一种“多角度图像拍摄的自动检测系统”（CN201438179U），由拍摄装置、动力装置以及传动装置组成，拍摄装置包括一正上方相机及其正上方相机固定机座，以及侧面相机及其侧面相机固定盘；步进马达和一组同步轮、同步轮皮带和侧面相机固定盘旋转传动机构组成动力和传动装置。拍摄时，一个相机在被测物件正上方拍摄，另一个相机被测物件侧面进行拍摄。正上方相机为固定拍摄方式，侧面相机采用步进马达和齿轮驱动旋转。对被测物件拍摄，获取一组图像。中国发明专利一种“自动旋转移动终端摄像头拍摄结果的方法和装置”（CN101068309）公开的方法包括以下步骤：(1)预先设定一个缺省位置，检测拍摄时移动终端摄像头与所述缺省位置之间的旋转角度；(2)对移动终端摄像头拍摄结果进行旋转处理，并保存旋转处理后的拍摄结果。公开的装置包括摄像模块、存储模块、角度检测模块和旋转处理模块。该方法和装置解决了现有技术中处理后的照片或视频在被浏览时，其画面上的景物位置与观察者的习惯角度不一致的问题。

现有技术方案中，需要多台拍摄装置多角度拍摄，或二架相机，其中一台在旋转装置的配合下，才能得到全景图像，因此，需要旋转、定位、步进电机驱动等装置，使整个装置的结构较复杂，制造成本较大。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种所得图像之间的相关性好，结构简单，成本低廉的多面成像测量装置。

实现本发明目的所采用的技术方案是提供一种多面成像的测量装置，它包括：圆锥形内侧反光镜、拍摄器、图像信息处理系统和环状光源；拍摄器置于待测物件的顶部，圆锥形内侧反光镜和环状光源置于待测物件的周边，拍摄器的输出信号经图像信息处理系统整形恢复处理后得到判断或测量结果。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、仅需要单台摄像装置，降低了摄像部件的投入成本；且待测物件或相机为固定拍摄，不再需要旋转、定位、步进电机驱动等辅助装置，降低了整个测量装置的建造成本。

、采用一次拍摄成像技术，过程简单，提高实时检测待测物件的工作效率，且正面和侧面同处一幅图片，两个不同图像信息集成于一个信息集合中，提高信息（图片）间的相关性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种测量装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种测量装置所获得的待测物件多面图像的区域分布示意图；

图中：1、圆锥形内侧反光镜；2、待测物件承载平台；3、待测物件；4、相机（摄像机）；5、图像信息处理系统；6、环形光源；7、待测物件侧面上边缘图像成像光路；8、待测物件侧面中部图像成像光路；9待测物件侧面底部边缘图像成像光路；10、待测物件正面（顶端）的图像区域； 11、无效区域。

具体实施方法

下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。

实施例一：

参见附图1，在本实施例中，将待测物件3放置于承载平台2的成像中心，由环形光源6为拍摄待测物件提供光源，形成待测物件侧面上边缘图像成像光路7、待测物件侧面中部图像成像光路8和待测物件侧面底部边缘图像成像光路成像光路9；相机（摄像机）4安置在正对物件顶部中心位置，由相机（摄像机）4的视场角以及待测物件3高度尺寸决定圆锥形内侧反光镜1的锥角角度。

若待测物件选为一个圆柱罐状包装物（如易拉罐），顶端面有拉环和生产日期印刷字体，侧旋转面印有商品图案或条形码。合格产品要求必须印有生产日期、拉环完好、侧旋面图案清晰并且无凹坑。通过本发明提供的判断测量装置，在生产流水线上实时获取产品成像图片，并加以测量或判断。这方法可以高效地取代人工实时监督、管理生产线上产品的质量。参见附图2，它是所获得的待测物件多面图像的区域分布示意图；10为待测物件正面（顶端）的图像区域，从中可以观察生产日期有无和拉环完好，图2为待测物件侧旋转面（全景）图像区域分布示意图， 7、8、9、10分别表示原待测物件上各部位（对应光路）在一次成像图片上的分布位置。所获图像可以根据实际需要，经整形复原处理后从中可以观察或测量判断侧旋面图案是否完好、是否有凹坑及其关心的特征部位等。

成像原理说明：

参见附图1和2，环形光源6为被拍摄物体提供环境光，物体正面（顶端）成像于图片的中心位置，即圆形区域11。物体侧面（全景）成像于图片的环形状区域12。待测物件侧面底部图像在附图2中成像于环状区域的内环，待测物件侧面上边缘的图像附图2中成像于环状区域的外环，与实际图像成线性放大。待测物件为圆柱体时，附图2中环状图像按比例呈放射状。环状以外的图像信息为无效区域11。

判断和测量特征原理：

通过图1所示的成像原理，可以获取待测物件的多个特征面，基于机器视觉测量、判断特征的算法，预设一个甄别图像的标准模板，就一个或多个关键点（面），对于需要处理的图片与预设模板进行测量或比对，依据测量值或比对差别的大小，替代人工做出决策，判定待测物件是合格或不合格。

实施例二：

在对方形立方体待测物件作测量或判断时，参见附图1，将实施例一所提供的测量装置中的圆锥形内侧反光镜1改换成方台形状的内侧平面反光镜，形成一个立方体的四个外侧面图像。每一面反射镜反射出待测物件的对应侧面。通过相机（摄像机）摄取方柱形待测物件的多个面，通过对获取的图片实施测量或判断。

Claims

1. 一种多面成像测量装置，其特征在于它包括：反射镜（1）、拍摄器（4）、图像信息处理系统（5）和环状拍摄光源（6）；拍摄器置于待测物件的顶部，反射镜和环状拍摄光源置于待测物件的周边，拍摄器的输出信号经图像信息处理系统整形恢复处理后得到判断或测量结果。

2. 根据权利要求1所述的一种多面成像测量装置，其特征在于：所述的反射镜为圆锥形内侧反光镜。

3. 根据权利要求1所述的一种多面成像测量装置，其特征在于：所述的反射镜为方台形状的内侧平面反光镜。