本發明專利技術公開了一種三維掃描裝置，包括發出多束水平的特定波長的激光的多個激光光源；對特定波長的激光感光的CMOS圖像傳感器；僅使特定波長的激光到達CMOS圖像傳感器的波長濾鏡；容納被測物體并填充介質以使特定波長的激光發生衰減的衰減腔體；用于檢測各激光到達被測物體表面時的衰減激光功率的測量單元；以及處理單元，其根據各激光光源的二維坐標信息、各激光進入衰減腔體的初始激光功率、測量單元所獲得的各激光的衰減激光功率，和介質的衰減系數計算被測物體的三維輪廓信息。本發明專利技術能夠在快速準確地獲得被測物體的三維輪廓信息。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及三維信息
，特別涉及一種三維掃描裝置。
技術介紹
隨著信息通信技術的發展，獲取圖像的方法不僅僅限于使用各種攝像機、照相機等只能得到物體的平面圖像，即物體的二維信息的圖像掃描手段。在許多領域，需要獲得物體的三維信息。三維掃描用于創建物體幾何表面，是實現三維信息數字化的一種極為有效的工具。三維掃描的掃描點可用來插補成物體的表面形狀，越密集的點越可以創建更精確的模型。三維掃描儀可模擬為照相機，它們的視線范圍都體現圓錐狀，信息的搜集皆限定在一定的范圍內。兩者不同之處在于相機所抓取的是顏色信息，而三維掃描儀測量的是距離。三維掃描屬于非接觸式測量，主要分兩類。一類是被動方式，就是不需要特定的光源，完全依靠物體所處的自然光條件進行掃描，常采用雙目技術，但是精度低，只能掃描出有幾何特征的物體，不能滿足很多領域的要求。另一類是主動方式，就是向物體投射特定的光，其中代表技術為激光線式的掃描，精度比較高，但是由于每次只能投射一條光線，所以掃描速度慢。因此，有必要提供一種能夠尚速、尚精度進彳丁二維掃描的裝置。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種掃描速度快、精度高且結構簡便的基于衰減光的三維掃描裝置和三維掃描方法。為達成上述目的，本專利技術提供一種基于衰減光的三維掃描裝置，包括多個激光光源，發出多束水平的特定波長的激光；CM0S圖像傳感器，其對所述特定波長的激光感光；波長濾鏡，設置于所述CMOS圖像傳感器和被測物體之間，用于僅使所述特定波長的激光到達所述CMOS圖像傳感器；衰減腔體，容納所述被測物體并填充介質以使所述特定波長的激光發生衰減；測量單元，用于檢測各所述激光到達所述被測物體表面時的衰減激光功率；以及處理單元，根據各所述激光光源的二維坐標信息、各所述激光進入所述衰減腔體的初始激光功率、所述測量單元所獲得的各所述激光的衰減激光功率，和所述介質的衰減系數計算所述被測物體的三維輪廓信息。優選的，所述三維掃描裝置還包括一旋轉機構，使所述被測物體繞其豎直方向的軸線旋轉或繞其水平方向的軸線翻轉一定角度。優選的，所述旋轉機構使所述被測物體旋轉或翻轉90度。優選的，所述處理單元根據所述旋轉機構旋轉和/或翻轉所述被測物體之前及之后分別得到的三維輪廓信息得到所述被測物體的完整三維輪廓信息。優選的，所述多個激光光源成均勻點陣分布于所述衰減腔體處。優選的，所述多個激光光源成均勻點陣分布于距離所述衰減腔體預設距離處，各所述激光進入所述衰減腔體的初始激光功率由所述測量單元測量得到。優選的，所述多個激光光源的二維坐標信息由所述處理單元根據所述CMOS圖像傳感器所擷取的影像獲得。本專利技術還提供了一種基于衰減光的三維掃描方法，包括以下步驟:S1:將被測物體放置于填充有使特定波長的激光發生衰減的介質的衰減腔體內；S2:通過多個激光光源發出多束水平的所述特定波長的激光；S3:檢測各所述激光到達所述被測物體表面時的衰減激光功率；S4:根據各所述激光光源的二維坐標信息、各所述激光進入所述衰減腔體的初始激光功率、各所述激光到達所述被測物體表面時的衰減激光功率，和所述介質的衰減系數計算所述被測物體的三維輪廓信息。優選的，所述三維掃描方法還包括:將所述被測物體繞其豎直方向軸線旋轉或繞其水平方向軸線翻轉一定角度；再次執行步驟S2至S4，獲得所述被測物體被旋轉或翻轉后的三維輪廓信息；根據所述被測物體旋轉和/或翻轉前后分別得到的所述三維輪廓信息，獲得所述被測物體的完整三維輪廓信息。優選地，所述多個激光光源的二維坐標信息根據對所述特定波長的激光感光的CMOS圖像傳感器所擷取的影像獲得。相較于現有技術，本專利技術的基于衰減光的三維掃描裝置采用非接觸結構光式掃描技術，利用光的衰減特性，捕捉被照物體輪廓信息與景深，形成被照物體表面三維圖像，具有速度快、精度高，且結構簡便的優勢。【附圖說明】圖1所示為本專利技術一實施例的三維掃描裝置的示意圖；圖2所示為本專利技術一實施例的三維掃描裝置掃描時在一掃描平面上形成的影像圖；圖3所示為本專利技術一實施例的基于衰減光的三維掃描方法的流程圖。【具體實施方式】為使本專利技術的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本專利技術的內容作進一步說明。當然本專利技術并不局限于該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本專利技術的保護范圍內。以下將結合圖1與圖2對本專利技術一實施例的三維掃描裝置加以說明。請參照圖1，本專利技術的基于衰減光的三維掃描裝置包括多個激光光源10，CMOS圖像傳感器20，波長濾鏡30，衰減腔體40，測量單元50和處理單元60。如圖所示，激光光源10的每個激光光源將產生一束水平的的特定波長激光光束，每一光束的直徑非常小，可以達到毫米級及以下。常見的激光光源可以分為以下幾種:氬氟激光(紫外光)λ = 193nm ;氪氟激光(紫外光)λ =248氙氯激光(紫外光)λ = 308nm ;氮激光(紫外光)λ = 337nm ;氬激光(藍光)λ =488nm ;氬激光(綠光)λ = 514nm ;氦氖激光(綠光)λ = 543nm ;氦氖激光(紅光)λ =633nm ;羅丹明 6G 染料(可調光)λ = 570_650nm ;紅寶石(CrA103)(紅光)λ = 694nm ；釹-乾招石植石(近紅外光)λ = 1064nm ;二氧化碳(遠紅外光)λ = 10600nm等。本實施例中，具有特定波長λ的激光采用單色光，也就是說，例如對于氮激光來說，發出的光是具有337nm準確波長的水平單色光。在本實施例中，激光光源10發出多束水平的特定波長激光，優選的，這些激光光源成均勻點陣分布，由此當激光照射在被測物體上時能夠對被測物體的表面進行均勻地掃描。激光光源的數量可根據衰減腔體40的入射面積進行選取。為了實現識別目標對象三維輪廓的功能，本專利技術的三維掃描裝置設置了 CMOS圖像傳感器20和波長濾鏡30。CMOS圖像傳感器20可識別特定波長的激光。波長濾鏡30設置于CMOS圖像傳感器20和被測物體之間且其與CMOS圖像傳感器20的連線為水平，用于僅使特定波長的激光到達CMOS圖像傳感器20被其識別。處理單元60與CMOS圖像傳感器20相連，從CMOS圖像傳感器20所擷取的影像信息得到每一束激光在被測物體表面的二維(X，y)坐標信息。另一方面，被測物體被容納在衰減腔體40中。衰減腔體具有如下特性，當激光射入衰減腔體內，隨著光線在腔體內部的入射距離越深入，被衰減程度越強。具體的，衰減腔體40內均勾填充特定的介質使特定波長的激光發生衰減，而通過測量單元50能夠檢測每一束到達被測物體表面的激光的衰減激光功率。處理單元60同時還與測量單元50相連，其根據各激光進入衰減腔體的初始激光功率、各激光在被測物體表面的衰減激光功率，以及衰減腔體內填充介質的衰減系數來計算出被測物體的深度信息，再根據先前得到的各個激光光源的二維坐標信息結合被測物體的深度信息就能夠計算出三維輪廓信當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于衰減光的三維掃描裝置，其特征在于，包括：多個激光光源，發出多束水平的特定波長的激光；CMOS圖像傳感器，其對所述特定波長的激光感光；波長濾鏡，設置于所述CMOS圖像傳感器和被測物體之間，用于僅使所述特定波長的激光到達所述CMOS圖像傳感器；衰減腔體，容納所述被測物體并填充介質以使所述特定波長的激光發生衰減；測量單元，用于檢測各所述激光到達所述被測物體表面時的衰減激光功率；以及處理單元，根據各所述激光光源的二維坐標信息、各所述激光進入所述衰減腔體的初始激光功率、所述測量單元所獲得的各所述激光的衰減激光功率，和所述介質的衰減系數計算所述被測物體的三維輪廓信息。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李琛，張遠，史漢臣，
申請(專利權)人：上海集成電路研發中心有限公司，成都微光集電科技有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31
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