一种物体表面重建的系统和方法

摘要

本发明涉及一种物体表面重建的系统和方法，所述系统包括：照明组件，包括光源和镜面反射装置，用于在目标区域形成线阵状的结构光图案；图像传感器，用于逐步曝光以拍摄目标区域内至少部分区域的结构光图案的投影图像；控制器，用于控制图像传感器的曝光区域与镜面反射装置反射的结构光的投影区域同步；以及数据处理单元，实时接收并获取所述投影图像和预先拍摄的基准图像中的结构光图案位移值，计算出目标区域内物体的三维点云数据。本发明根据需要在目标区域内投射出预设的结构光图案，并控制图像传感器同步曝光来拍摄目标区域内至少部分区域的投影图像，与基准图像比较计算出目标区域内物体的三维深度数据，从而获取运动物体的实时运动数据。

主权项

1.一种物体表面重建的系统，其特征在于，包括：照明组件，包括光源和镜面反射装置，所述镜面反射装置用于通过调整镜面姿态，将所述光源发出的光线反射到目标区域形成线阵状的结构光图案，其中，所述光源采用点光源时，所述镜面反射装置采用二维振镜；所述光源采用线光源时，所述镜面反射装置采用一维振镜；图像传感器，用于逐步曝光以拍摄所述目标区域内至少部分区域的线阵状图案的投影图像；控制器，用于控制所述图像传感器的曝光区域与所述镜面反射装置反射的结构光的投影区域同步；数据处理单元，与所述图像传感器连接，实时接收所述结构光图案的投影图像，并获取所述投影图像和预先拍摄的基准图像中的结构光图案位移值，计算出所述目标区域内物体的三维点云数据；其中，所述数据处理单元首先分别计算出所述投影图像和所述基准图像线阵中每条线条的坐标数组；然后，利用线条坐标数组计算线条的位移量；最后，通过以下公式计算结构光图案位移值为△X_n的目标点的距离z；$\left\{\begin{array}{c}{X}^{\prime }=\frac{B\times f}{L}\\ z=\frac{B\times f}{{\mathrm{\Delta X}}_n+X^{\prime }}\end{array}\right.$其中，B为图像传感器与振镜装置的中心的距离，f为所述图像传感器的设备镜头焦距，L为选取的基准图像所在的标准平面的距离。