一種電子設備及測量物體形狀的方法
2023-10-11 23:44:24 3
一種電子設備及測量物體形狀的方法
【專利摘要】本發明公開了一種電子設備及測量物體形狀的方法，應用於電子測繪領域，為解決三角測距法測繪精度較低的問題而發明。本發明中的電子設備包括：光線發射單元，用於向被測物體投射點光源或線光源；圖像採集單元，用於獲取所述點光源或所述線光源在所述被測物體上形成的至少兩個連續光點；處理單元，用於根據所述圖像採集單元獲取的至少兩個連續光點合成所述被測物體的三維形狀。本發明主要應用於測量物體三維形狀的過程中。
【專利說明】一種電子設備及測量物體形狀的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子測繪領域，尤其涉及一種電子設備及測量物體形狀的方法。
【背景技術】
[0002]測繪技術主要應用於距離測量、物體形狀測量、地圖測繪等領域。通常，業界採用紅外結構光探測技術對被測物體的形狀進行測量，紅外結構光探測技術能夠向被測物體投射紅外點陣列，根據紅外點陣列的位置以及三角測距法計算獲得被測物體上每一個紅外點到探測設備的距離，根據每個紅外點到探測設備的距離獲得物體的三維形狀。
[0003]在上述通過紅外結構光探測技術對被測物體形狀進行測量的過程中，發明人發現，紅外點陣列中的紅外點為離散點，紅外點數量不足會導致測量信息不充分，無法準確獲得被測物體的形狀，由此產生測繪誤差。另外，紅外結構光探測設備成本較高，探測距離也有限。
【發明內容】
[0004]本發明的實施例提供了一種電子設備及測量物體形狀的方法，能夠解決物體形狀測量不準確的問題。
[0005]一方面，本發明實施例提供了 一種電子設備，所述電子設備包括:
[0006]光線發射單元，用於向被測物體投射點光源或線光源；
[0007]圖像採集單元，用於獲取所述點光源或所述線光源在所述被測物體上形成的至少兩個連續光點；
[0008]處理單元，用於根據所述圖像採集單元獲取的至少兩個連續光點合成所述被測物體的三維形狀。
[0009]另一方面，本發明實施例提供了一種測量物體形狀的方法，所述方法包括:
[0010]所述電子設備向被測物體投射點光源或線光源；
[0011]獲取所述點光源或所述線光源在所述被測物體上形成的至少兩個連續光點；
[0012]根據獲取的至少兩個連續光點合成所述被測物體的三維形狀。
[0013]本發明實施例提供的電子設備及測量物體形狀的方法，能夠向被測物體投射點光源或線光源，根據點光源或線光源在被測物體上形成的至少兩個連續光點合成被測物體的三維形狀。與現有技術中根據有限個離散點合成被測物體的三維形狀相比，可以通過足夠數量的連續光點測量被測物體形狀，由此提高測繪精度。同時能夠降低測繪成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。[0015]圖1為本發明實施例中第一種電子設備的結構示意圖；
[0016]圖2(a)和圖2(b)為本發明實施例中投射電光源和線光源的示意圖；
[0017]圖3為本發明實施例中第二種電子設備的結構示意圖；
[0018]圖4(a)至圖4(e)為本發明實施例中光線發射單元掃描被測物體的示意圖；
[0019]圖5為本發明實施例中第三種電子設備的結構示意圖；
[0020]圖6(a)和圖6(b)為本發明實施例中根據空間曲變軌跡合成三維形狀的示意圖；
[0021]圖7(a)、圖7(b)和7 (C)為本發明實施例中根據距離值合成三維形狀的示意圖；
[0022]圖8為本發明實施例中第四種電子設備的結構示意圖；
[0023]圖9為本發明實施例中合成全角度三維形狀(圖)的示意圖；
[0024]圖10為本發明實施例中一種測量物體形狀的方法流程圖；
[0025]圖11為本發明實施例中另一種測量物體形狀的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0027]本發明實施例提供了一種電子設備，如圖1所示，所述電子設備包括:光線發射單元11、圖像採集單元12以及處理單元13，其中，
[0028]所述光線發射單元11，用於向被測物體投射點光源或線光源。所述光線發射單元11發射的光線為可見光，本發明實施例中以雷射為例進行說明，實際應用中不對能夠應用於本發明實施例的可見光進行限定。
[0029]當所述光線發射單元11為雷射發射器時，所述光線發射單元11具有至少一個雷射發射單元，每一個雷射發射單元可以發射一條雷射射線。具體的，如圖2(a)所示，當所述光線發射單元11具有一個雷射發射單元時，所述光線發射單元11在被測物體上投射出一個點光源；如圖2(b)所示，當所述光線發射單元11具有多個雷射發射單元時，多個雷射發射單元並排設置於所述光線發射單元11中，所述光線發射單元11在被測物體上投射出一條由一排連續點光源組成的線光源。
[0030]所述圖像採集單元12，用於獲取點光源或線光源在被測物體上形成的至少兩個連續光點。其中，所述圖像採集單元12可以為攝像頭，用於採集可見圖像。
[0031]如果所述光線發射單元11具有一個雷射發射單元，則所述光線發射單元11在被測物體表面進行掃描，連續投射出多個光點，這多個光點覆蓋被測物體表面；如果所述光線發射單元11具有一排雷射發射單元，則所述光線發射單元11在被測物體表面上由上至下或由左至右進行掃描，連續投射多條覆蓋被測物體表面的光點線，亦即形成多個覆蓋被測物體表面的光點。所述圖像採集單元12獲取所述光線發射單元11在被測物體表面上投射形成的至少兩個光點。
[0032]優選的，所述圖像採集單元12獲取所述光線發射單元11在被測物體表面上投射形成的所有光點。
[0033]所述處理單元13，用於根據所述圖像採集單元12獲取的至少兩個連續光點合成被測物體的三維形狀。
[0034]所述處理單元13根據至少兩個連續光點合成被測物體的三維形狀的實現方式包括但不僅限於:
[0035]I)獲取每條光點線的空間曲變軌跡，根據多條空間曲變軌跡合成被測物體的三維形狀；
[0036]2)通過深度測量法獲取每個光點到電子設備的距離，根據多個距離值合成被測物體的三維形狀。
[0037]本發明實施例提供的電子設備，能夠向被測物體投射連續的可見點光源或可見線光源，通過可見圖像採集裝置獲取被測物體上形成的至少兩個連續光點，根據獲取的至少兩個連續光點合成被測物體的三維形狀。與現有技術中根據有限個離散點合成被測物體的三維形狀相比，可以通過連續形成的足夠數量的光點測量被測物體形狀，由此提高測繪精度。同時能夠降低測繪成本。
[0038]作為對圖1所示實施例的詳細說明及進一步擴展，本發明實施例還提供了一種電子設備，如圖3所示，所述電子設備包括:光線發射單元31、圖像採集單元32以及處理單元33，其中，
[0039]所述光線發射單元31與所述圖像採集單元32位於電子設備的同一側，例如都朝向右側，並且面向被測物體。所述圖像採集單元32的中心線與所述光線發射單元31的中心線均與支撐面平行，且所述圖像採集單元32相對支撐面的高度大於所述光線發射單元31相對支撐面的高度。當電子設備水平放置於支撐面上時，所述圖像採集單元32具有如圖3虛線所示的圖像採集範圍，所述光線發射單元31可以投射如圖3箭頭所示的平行於水平面的雷射。
[0040]可選的，所述光線發射單元31通過與電子設備的連接點為轉軸旋轉，能夠向各個方向投射點光源或線光源。具體的，當所述光線發射單元31投射點光源時，所述光線發射單元31可以在平行於水平面的平面內左右掃描，在被測物體上形成的多個連續光點如圖4(a)所示；所述光線發射單元31還可以在垂直於水平面的平面內上下掃描，在被測物體上形成的多個連續光點如圖4(b)所示；所述光線發射單元11還可以通過旋轉以圖4(c)所示的掃描順序對被測物體進行掃描，由此在被測物體上投射形成能夠覆蓋被測物體表面的多個連續光點。此外，當所述光線發射單元31投射線光源時，如圖4(d)所示，所述光線發射單元31可以在平行於水平面的平面內左右掃描，在被測物體上形成的多條垂直於水平面的連續光點線；如圖4(d)所示，所述光線發射單元31還可以在垂直於水平面的平面內上下掃描，在被測物體上形成的多條平行於水平面的連續光點線。
[0041]需要說明的是，所述光線發射單元31投射形成的多個光點為連續光點，即相鄰兩光點之間的距離趨近於0，同樣，所述光線發射單元31投射形成的多條光點線為連續光點線，即相鄰兩條光點線之間的距離也趨近於O。為便於表述和理解所述光線發射單元11的掃描方式，圖4(a)至圖4(d)中以離散的形式體現多個連續光點(或多條連續光點線)。實際上，所述光線發射單元31投射形成的多個連續光點連接成線，多條連續光點線連接成面，形成如圖4(e)中所示的黑色區域。
[0042]可選的，如圖5所示，電子設備上可以設置多個光線發射單元31，這多個光線發射單元31位於電子設備的同一側，例如都朝向右側，並且面向被測物體，多個光線發射單元31的中心線均與支撐面平行。多個光線發射單元31相對支撐面的高度兩兩不同，且均低於所述圖像採集單元32相對支撐面的高度。多個光線發射單元31可以同時對被測物體的不同位置進行掃描，每個光線發射單元31掃描的區域面積變小，相對圖3所示的電子設備可以減少測繪時間，提聞測繪效率。
[0043]進一步的，所述圖像採集單元32具體用於從預設角度獲取至少兩條光點線，每條光點線由至少兩個連續光點組成。所述處理單元33具體用於根據所述圖像採集單元32獲取的至少兩條光點線合成被測物體的三維形狀。
[0044]具體的，光線發射單元31由上至下在被測物體上掃描出1000條連續的光點線，這1000條連續的光點線覆蓋被測物體表面。為便於描述，僅以其中4條離散的光點線為例進行說明。如圖6(a)所示，圖像採集單元32分別從角度1、角度2、角度3以及角度4獲取每條光點線的空間曲變軌跡，獲取到的四條空間曲變軌跡如圖6(b)所示。由於圖像採集單元32的位置高於光線發射單元31，而光線發射單元31又是向被測物體水平投射光點線，所以圖像採集單元32與光點線的連線與水平投射的雷射線之間形成一個角度，這個角度由圖像採集單元32和光線發射單元31之間的高度差決定。圖像採集單元32能夠根據該角度獲得深度信息，然後結合獲取的可見光點線獲取空間曲變軌跡。處理單元33根據圖像採集單元32獲取的4條空間曲變軌跡合成被測物體的三維形狀。
[0045]圖6是以根據4條光點線合成被測物體的三維形狀為例進行的說明，當光點線數量為1000條時，處理單元33就可以根據足夠多的光點線合成被測物體的精確三維形狀。
[0046]進一步的，所述處理單元33還具體用於:根據小孔成像原理計算圖像採集單元32採集的至少兩個光點中每個光點到電子設備的垂直距離，獲取至少兩個距離值；根據至少兩個距離值合成被測物體的三維形狀。
[0047]具體的，光線發射單元31按照圖4 (C)所示的掃描順序對被測物體進行掃描，在被測物體表面先後投射出100000個連續的光點，這100000個連續的光點覆蓋被測物體表面。如圖7(a)所示，為便於描述，僅以其中I個光點為例進行說明。在圖7(a)中，圖像採集單元32的採集範圍下邊際與水平投射的雷射線的交點為a，a到電子設備的垂直距離(即a到光線發射單元31的距離)為m。由於光線發射單元31與圖像採集單元32的高度差η已知且固定不變，並且可以根據圖像採集單元32的設計參數獲得採集範圍下邊際與電子設備(即豎直方向)的夾角i，所以根據三角函數可以獲得m = n*Tani,m值固定不變。圖像採集單元32獲取到光線發射單元31投射到被測物體上的可見光點，該光點與圖像採集單元32中點連線的延長線在電子設備內形成小孔成像。小孔成像的參數x、y和P分別如圖7(a)所示，其中參數X和參數y的數值可由電子設備測量得到。
[0048]根據相似三角形原理可得:
[0049]式1:y/n = p/m
[0050]式2:x/n = p/1
[0051]其中，I為光點到電子設備的垂直距離，即電子設備獲取的距離值。將式I和式2聯立可得:1 = m*y/x。由於m、y和x分別已知,所以可以求得I。
[0052]當光線發射單元31在與水平面平行的平面內左右掃描投射出光點時，這些光點到電子設備的距離值可以根據圖7(a)所示的實現方式進行實現，此處不再贅述。
[0053]需要說明的是，圖7(a)給出了當光點高度值與光線發射單元31高度值相同，即光線發射單元31水平投射雷射時距離值的計算方法。實際應用中光線發射單元31還可以在垂直於水平面的平面內上下掃描，這種情況下光線發射單元31投射的雷射不與水平面平行，無法根據圖7(a)給出的實現方式計算距離值。
[0054]下面，本發明實施例給出兩種當光線發射單元31投射的雷射不與水平面平行時，計算距離值的實現方式:
[0055]I)如圖7(b)所示，光線發射單元31相對水平線向上投射雷射，在被測物體上形成光點；光點到電子設備的垂直距離為1，I所在直線與採集範圍下邊際所在直線的交點為b，b到電子設備的垂直距離為ο ;雷射所在直線與水平線的夾角為j，即雷射所在直線與I所在直線的夾角為j ;根據三角函數可以獲得圖7(b)中的e:e = l*Tanj，其中夾角j可以由光線發射單元31的旋轉參數獲得；圖7(b)中的w為n-e ;將e = l*Tanj代入w = n_e可得式 3:w = n_l*Tanj。
[0056]可以根據圖像採集單元32的設計參數獲得採集範圍下邊際與電子設備(即豎直方向)的夾角i，根據三角函數可以獲得式4:m = n*Tani ;根據相似三角形可得式5:w/n =o/m,即 ο = m*w/n ;將式 3 代入式 5 可得式 6:o = m_m*l*Tanj。
[0057]根據相似三角形可得:
[0058]式7:y/w = p/o
[0059]式8:x/w = p/1
[0060]將式7和式8聯立可得式9:1 = o*y/x。將式6代入式9，整理可得式10:1 =m*y/(x+m*y*Tanj)，其中m、y、x和j分別已知，所以可以求得I。
[0061]2)如圖7(c)所示，光線發射單元31相對水平線向下投射雷射，在被測物體上形成光點；光點到電子設備的垂直距離為1，I所在直線與採集範圍下邊際所在直線的交點為b，b到電子設備的垂直距離為ο ;雷射所在直線與水平線的夾角為j，即雷射所在直線與I所在直線的夾角為j ;根據三角函數可以獲得圖7(c)中的e:e = l*Tanj，其中夾角j可以由光線發射單元31的旋轉參數獲得；圖7(c)中的w為n+e ;將e = l*Tanj代入w = n+e可得式 11:w = n+l*Tanj。
[0062]可以根據圖像採集單元32的設計參數獲得採集範圍下邊際與電子設備(即豎直方向)的夾角i，根據三角函數可以獲得式12:m = n*Tani ;根據相似三角形可得式13:w/n = o/m,即 ο = m*w/n ;將式 11 代入式 5 可得式 14:o = m+m*l*Tanj。
[0063]根據相似三角形可得:
[0064]式15:y/w = p/o
[0065]式 16:x/w = p/1
[0066]將式157和式16聯立可得式17:1= o*y/x。將式14代入式17，整理可得式18:I = m*y/(x-m*y*Tanj),其中m、y、x和j分別已知,所以可以求得I。
[0067]同理，根據圖7(a)至圖7(c)的方式分別對被測物體表面上的100000個連續的光點計算距離值，獲得100000個距離值。所述處理單元根據這100000個距離值合成被測物體的三維形狀。
[0068]進一步的，如圖8所示，所述電子設備還包括:判斷單元81以及移動裝置82，其中，
[0069]所述判斷單元81，用於判斷所述處理單元33獲取的每個距離值是否超過第一距離閾值。當存在超過所述第一距離閾值的距離值時，所述判斷單元81指示所述處理單元33刪除超過所述第一距離閾值的距離值。
[0070]通常，光線發射單元31的掃描範圍大於被測物體，光線發射單元31會將一部分雷射投射到位於被測物體後方的背景物體上，由此獲取的背景物體上光點的距離值對測繪精度會產生影響。因此，通過設置第一距離閾值的方式過濾錯誤距離值。一般情況下，被測物體上兩光點距離差值不會超過100mm，所以可以將所有距離值中最小距離值與IOOmm之和設置為第一距離閾值，所有大於該第一距離閾值的距離值均為錯誤距離值。
[0071]再進一步的，為避免背景物體對測繪精度的影響，還可以由圖像採集單元32獲取包含被測物體在內的圖像信息，根據所述圖像信息中的第一參數以及預設閾值確定被測物體的二維輪廓線，其中第一參數包括灰度和色彩飽和度。由於被測物體和背景物體相對圖像採集單元32的距離不同，所以對於圖像採集單元32而言，被測物體和背景物體上的灰度(或色彩飽和度)會有所差異。根據此差異設置灰度或色彩飽和度的預設閾值，由此確定位置靠前的被測物體的二維輪廓線。
[0072]進一步的，圖像採集單元32僅採集二維輪廓線內形成的至少兩個連續光點，而對二維輪廓線外的光點不予採集。
[0073]進一步的，電子設備可以通過所述移動裝置82圍繞被測物體進行移動，從至少兩個角度獲取所述被測物體的至少兩個三維形狀。處理單元33還用於將至少兩個三維形狀合成為一個全角度三維形狀。
[0074]如圖9所示，圖9為某一圓柱體被測物體的俯視圖，電子設備獲取三維形狀的角度範圍為120°。如圖9中箭頭所示，電子設備通過所述移動裝置83圍繞被測物體轉動，從圖9所示的三個位置分別獲取一個120°的三維形狀(圖)，然後由處理單元33將這三個三維形狀(圖)合成為一個360°的全角度三維形狀(圖)。
[0075]優選的，在本發明實施例中，所述光線發射單元31可以為雷射發射器，所述圖像採集單元32可以為攝像頭、所述移動裝置可以為滾輪或滑軌。
[0076]本發明實施例提供的電子設備，能夠向被測物體投射連續的可見點光源或可見線光源，通過可見圖像採集裝置獲取被測物體上形成的至少兩個連續光點，根據獲取的至少兩個連續光點合成被測物體的三維形狀。與現有技術中根據有限個離散點合成被測物體的三維形狀相比，可以通過連續形成的足夠數量的光點測量被測物體形狀，由此提高測繪精度。同時能夠降低測繪成本。
[0077]進一步的，本發明實施例提供的電子設備，還能夠根據設置的閾值對錯誤距離值進行篩選，或者根據設置的閾值確定被測物體的二維輪廓，由此避免錯誤距離參數對測繪精度的影響。
[0078]參考圖1所示的電子設備，本發明實施例還提供了一種測量物體形狀的方法，所述方法應用於所述電子設備，如圖10所示，所述方法包括如下步驟:
[0079]1001、向被測物體投射點光源或線光源。
[0080]電子設備發射的光線為可見光，本發明實施例中以雷射為例進行說明，實際應用中不對能夠應用於本發明實施例的可見光進行限定。
[0081]當電子設備配置雷射發射器時，該雷射發射器具有至少一個雷射發射單元，每一個雷射發射單元可以發射一條雷射射線。具體的，如圖2 (a)所示，當光線發射單元11 (即雷射發射器)具有一個雷射發射單元時，光線發射單元11在被測物體上投射出一個點光源；如圖2(b)所示，當光線發射單元11具有多個雷射發射單元時，多個雷射發射單元並排設置於光線發射單元11中，光線發射單元11在被測物體上投射出一條由一排連續點光源組成的線光源。
[0082]1002、獲取點光源或線光源在被測物體上形成的至少兩個連續光點。
[0083]本發明實施例中，電子設備可以通過攝像頭獲取點光源或線光源在被測物體上形成的至少兩個連續的光點。
[0084]如果電子設備具有一個雷射發射單元，則電子設備在被測物體表面進行掃描，連續投射出多個光點，這多個光點覆蓋被測物體表面；如果電子設備具有一排雷射發射單元，則電子設備在被測物體表面上由上至下或由左至右進行掃描，連續投射多條覆蓋被測物體表面的光點線，亦即形成多個覆蓋被測物體表面的光點。電子設備獲取被測物體表面上投射形成的至少兩個光點。
[0085]優選的，電子設備獲取被測物體表面上投射形成的所有光點。
[0086]1003、根據獲取的至少兩個連續光點合成被測物體的三維形狀。
[0087]電子設備根據至少兩個連續光點合成被測物體的三維形狀的實現方式包括但不僅限於:
[0088]I)獲取每條光點線的空間曲變軌跡，根據多條空間曲變軌跡合成被測物體的三維形狀；
[0089]2)通過深度測量法獲取每個光點到電子設備的距離，根據多個距離值合成被測物體的三維形狀。
[0090]本發明實施例提供的測量物體形狀的方法，能夠向被測物體投射連續的可見點光源或可見線光源，通過可見圖像採集裝置獲取被測物體上形成的至少兩個連續光點，根據獲取的至少兩個連續光點合成被測物體的三維形狀。與現有技術中根據有限個離散點合成被測物體的三維形狀相比，可以通過連續形成的足夠數量的光點測量被測物體形狀，由此提高測繪精度。同時能夠降低測繪成本。
[0091]作為對圖10所示實施例的詳細說明及進一步擴展，本發明實施例還提供了一種測量物體形狀的方法，如圖11所示，所述方法包括如下步驟:
[0092]1101、向被測物體投射點光源或線光源。
[0093]電子設備能夠向各個方向投射點光源或線光源。具體的，當所電子設備投射點光源時，可以在平行於水平面的平面內左右掃描，在被測物體上形成的多個連續光點如圖4(a)所示；電子設備還可以在垂直於水平面的平面內上下掃描，在被測物體上形成的多個連續光點如圖4(b)所示；電子設備還可以通過旋轉以圖4(c)所示的掃描順序對被測物體進行掃描，由此在被測物體上投射形成能夠覆蓋被測物體表面的多個連續光點。此外，當電子設備投射線光源時，如圖4(d)所示，還可以在平行於水平面的平面內左右掃描，在被測物體上形成的多條垂直於水平面的連續光點線；如圖4(d)所示，電子設備還可以在垂直於水平面的平面內上下掃描，在被測物體上形成的多條平行於水平面的連續光點線。
[0094]需要說明的是，電子設備投射形成的多個光點為連續光點，即相鄰兩光點之間的距離趨近於0，同樣，電子設備投射形成的多條光點線為連續光點線，即相鄰兩條光點線之間的距離也趨近於O。為便於表述和理解電子設備的掃描方式，圖4(a)至圖4(d)中以離散的形式體現多個連續光點(或多條連續光點線)。實際上，電子設備投射形成的多個連續光點連接成線，多條連續光點線連接成面，形成如圖4(e)中所示的黑色區域。
[0095]1102、從預設角度獲取至少兩條光點線。
[0096]電子設備從預設角度獲取至少兩條光點線，每條光點線由至少兩個連續光點組成。
[0097]具體的，電子設備由上至下在被測物體上掃描出1000條連續的光點線，這1000條連續的光點線覆蓋被測物體表面。為便於描述，僅以其中4條離散的光點線為例進行說明。如圖6(a)所示，電子設備分別從角度1、角度2、角度3以及角度4獲取每條光點線的空間曲變軌跡。
[0098]1103、根據獲取的至少兩條光點線合成被測物體的三維形狀。
[0099]電子設備獲取到的四條空間曲變軌跡如圖6(b)所示，電子設備根據獲取的4條空間曲變軌跡合成被測物體的三維形狀。
[0100]圖6是以根據4條光點線合成被測物體的三維形狀為例進行的說明，當光點線數量為1000條時，電子設備就可以根據足夠多的光點線合成被測物體的精確三維形狀。
[0101]進一步的，作為對步驟1102的替換，電子設備還可以根據小孔成像原理計算至少兩個光點中每個光點到電子設備的垂直距離，獲取至少兩個距離值。
[0102]具體的，電子設備按照圖4 (C)所示的掃描順序對被測物體進行掃描，在被測物體表面先後投射出100000個連續的光點，這100000個連續的光點覆蓋被測物體表面。
[0103]當電子設備在與水平面平行的平面內左右掃描投射出光點時，這些光點到電子設備的距離值可以根據圖7(a)所示的實現方式進行實現，此處不再贅述。
[0104]作為對步驟1103的替換，電子設備還可以根據至少兩個距離值合成被測物體的三維形狀。
[0105]電子設備根據這100000個距離值合成被測物體的三維形狀。
[0106]進一步的，電子設備還可以判斷獲取的每個距離值是否超過第一距離閾值。當存在超過所述第一距離閾值的距離值時，電子設備刪除超過所述第一距離閾值的距離值。
[0107]通常，電子設備的掃描範圍大於被測物體，電子設備會將一部分雷射投射到位於被測物體後方的背景物體上，由此獲取的背景物體上光點的距離值對測繪精度會產生影響。因此，通過設置第一距離閾值的方式過濾錯誤距離值。一般情況下，被測物體上兩光點距離差值不會超過100mm，所以可以將所有距離值中最小距離值與IOOmm之和設置為第一距離閾值，所有大於該第一距離閾值的距離值均為錯誤距離值。
[0108]再進一步的，為避免背景物體對測繪精度的影響，電子設備還可以獲取包含被測物體在內的圖像信息，根據所述圖像信息中的第一參數以及預設閾值確定被測物體的二維輪廓線，其中第一參數包括灰度和色彩飽和度。由於被測物體和背景物體相對電子設備的距離不同，所以對於電子設備而言，被測物體和背景物體上的灰度(或色彩飽和度)會有所差異。根據此差異設置灰度或色彩飽和度的預設閾值，由此確定位置靠前的被測物體的二維輪廓線。
[0109]進一步的，電子設備僅採集二維輪廓線內形成的至少兩個連續光點，而對二維輪廓線外的光點不予採集。
[0110]進一步的，電子設備還可以圍繞被測物體進行移動，從至少兩個角度獲取所述被測物體的至少兩個三維形狀，將至少兩個三維形狀合成為一個全角度三維形狀。
[0111]如圖9所示，圖9為某一圓柱體被測物體的俯視圖，電子設備獲取三維形狀的角度範圍為120°。如圖9中箭頭所示，電子設備圍繞被測物體轉動，從圖9所示的三個位置分別獲取一個120°的三維形狀(圖)，然後將這三個三維形狀(圖)合成為一個360°的全角度三維形狀(圖)。
[0112]本發明實施例提供的測量物體形狀的方法，能夠向被測物體投射連續的可見點光源或可見線光源，通過可見圖像採集裝置獲取被測物體上形成的至少兩個連續光點，根據獲取的至少兩個連續光點合成被測物體的三維形狀。與現有技術中根據有限個離散點合成被測物體的三維形狀相比，可以通過連續形成的足夠數量的光點測量被測物體形狀，由此提高測繪精度。同時能夠降低測繪成本。
[0113]進一步的，本發明實施例提供的測量物體形狀的方法，還能夠根據設置的閾值對錯誤距離值進行篩選，或者根據設置的閾值確定被測物體的二維輪廓，由此避免錯誤距離參數對測繪精度的影響。
[0114]所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內部結構劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系統，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。
[0115]在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統，裝置和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述模塊或單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。
[0116]所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。
[0117]另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能單元的形式實現。
[0118]所述集成的單元如果以軟體功能單元的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，伺服器，或者網絡設備等)或處理器(processor)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括:U盤、移動硬碟、只讀存儲器(ROM, Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM, Random Access Memory)、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。[0119] 以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種電子設備,其特徵在於,所述電子設備包括: 光線發射單元，用於向被測物體投射點光源或線光源； 圖像採集單元，用於獲取所述點光源或所述線光源在所述被測物體上形成的至少兩個連續光點； 處理單元，用於根據所述圖像採集單元獲取的至少兩個連續光點合成所述被測物體的三維形狀。
2.根據權利要求1所述的電子設備，其特徵在於，所述光線發射單元通過與所述電子設備的連接點為轉軸旋轉，向所述被測物體掃描投射點光源或線光源，由此形成覆蓋所述被測物體的至少兩個連續光點。
3.根據權利要求2所述的電子設備，其特徵在於，所述圖像採集單元具體用於從預設角度獲取至少兩條光點線，所述光點線由至少兩個連續光點組成； 所述處理單元具體用於根據所述圖像採集單元獲取的至少兩條光點線合成所述被測物體的三維形狀。
4.根據權利要求2所述的電子設備，其特徵在於，所述處理單元具體用於: 根據小孔成像原理計算所述圖像採集單元採集的所述至少兩個光點中每個光點到所述電子設備的垂直距離，獲取至少兩個距離值； 根據所述至少兩個距離值合成所述被測物體的三維形狀。
5.根據權利要求4所述的電子設備，其特徵在於，所述電子設備進一步包括: 判斷單元，用於判斷所述處理單 元獲取的每個距離值是否超過第一距離閾值； 當存在超過所述第一距離閾值的距離值時，指示所述處理單元刪除超過所述第一距離閾值的距離值。
6.根據權利要求3或4所述的電子設備，其特徵在於，所述圖像採集單元還用於: 獲取包含所述被測物體在內的圖像信息，根據所述圖像信息中的第一參數以及預設閾值確定所述被測物體的二維輪廓線，其中所述第一參數包括灰度和色彩飽和度； 獲取所述點光源或所述線光源在所述二維輪廓線內形成的至少兩個連續光點。
7.根據權利要求6所述的電子設備，其特徵在於，所述電子設備進一步包括移動裝置，所述電子設備通過所述移動裝置圍繞所述被測物體進行移動，從至少兩個角度獲取所述被測物體的至少兩個三維形狀； 所述處理單元還用於將所述至少兩個三維形狀合成為一個全角度三維形狀。
8.一種測量物體形狀的方法，所述方法應用於電子設備中，其特徵在於，所述方法包括: 所述電子設備向被測物體投射點光源或線光源； 獲取所述點光源或所述線光源在所述被測物體上形成的至少兩個連續光點； 根據獲取的至少兩個連續光點合成所述被測物體的三維形狀。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述電子設備向被測物體投射點光源或線光源，具體包括: 向所述被測物體掃描投射點光源或線光源，由此形成覆蓋所述被測物體的至少兩個連續光點。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述獲取所述點光源或所述線光源在所述被測物體上形成的至少兩個連續光點，具體包括: 從預設角度獲取至少兩條光點線，所述光點線由至少兩個連續光點組成； 所述根據獲取的至少兩個連續光點合成所述被測物體的三維形狀，具體包括: 根據所述至少兩條光點線合成所述被測物體的三維形狀。
11.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述根據獲取的至少兩個連續光點合成所述被測物體的三維形狀，具體包括: 根據小孔成像原理計算所述至少兩個光點中每個光點到所述電子設備的垂直距離，獲取至少兩個距離值； 根據所述至少兩個距離值合成所述被測物體的三維形狀。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，在所述根據小孔成像原理計算所述至少兩個光點中每個光點到所述電子設備的垂直距離，獲取至少兩個距離值之後，所述方法進一步包括: 判斷獲取的每個距離值是否超過第一距離閾值； 當存在超過所述第一距離閾值的距離值時，刪除超過所述第一距離閾值的距離值。
13.根據權利要求10或11所述的方法，其特徵在於，在所述獲取所述點光源或所述線光源在所述被測物體上形成的至少兩個連續光點之前，所述方法進一步包括: 獲取包含所述被 測物體在內的圖像信息，根據所述圖像信息中的第一參數以及預設閾值確定所述被測物體的二維輪廓線，其中所述第一參數包括灰度和色彩飽和度； 所述獲取所述點光源或所述線光源在所述被測物體上形成的至少兩個連續光點，具體包括: 獲取所述點光源或所述線光源在所述二維輪廓線內形成的至少兩個連續光點。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括: 所述電子設備通過移動裝置圍繞所述被測物體進行移動，從至少兩個角度獲取所述被測物體的至少兩個三維形狀； 將所述至少兩個三維形狀合成為一個全角度三維形狀。
【文檔編號】G01B11/25GK103852031SQ201210496556
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月28日 優先權日:2012年11月28日
【發明者】李眾慶 申請人:聯想(北京)有限公司