CN114485433B 基于伪随机散斑的三维测量系统、方法及装置 （深圳市鹰眼在线电子科技有限公司）

司置本发明涉及一种基于伪随机散斑的三维测理装置根据参考基准平面的散斑图像和待测目度计算装置根据处理后的参考基准平面的散斑图像和处理后的待测目标表面的散斑图像得到散斑点相对参考基准平面的高度值得到待测目伪随机散斑的三维测量方法和一种基于伪随机2所述图像获取装置，与所述图像预处理装置电连接，用于采集参考基所述图像预处理装置，与所述系统标定装置和所述高度计算装处理装置用于根据所述参考基准平面的散斑图像和所述待测目标表面的散斑图像进行图所述系统标定装置，与所述高度计算装置电连接，所述系统标定装考基准平面的散斑图像得到相应的标定参数，并将所述标定参数传输给所述高度计算装所述高度计算装置，与所述三维数据处理装置电连接，所述高度计理后的参考基准平面的散斑图像和处理后的待测目标表面的散斑图像得到相应的质心偏所述三维数据处理装置，用于根据各个所述散斑点相对所述参考基所述第一图像获取电路与所述图像预处理装置电连接，所述第一图像所述第二图像获取电路与所述图像预处理装置电连接，所述第二图像所述第一图像预处理电路与所述第一图像获取电路、所述系统标定装置点的质心坐标传输给所述系统标定装置和所述高度所述第二图像预处理电路与所述第二图像获取电路以及所述高度计算装置均电连接，所述第二图像预处理电路用于将所述待测目标表面的散斑图像进行预处理得到散斑点的3所述散斑图像匹配电路与所述第一图像预处理电路、所述第二图像预所述高度信息获取电路与所述系统标定装置、所述散斑图像匹配装置还用于分别对所述参考基准平面的散斑图像和所述待测目标表面的散斑图像上的每置还用于根据所述图像预处理装置传输的所述参考基准平面的散斑图像的重复模式进行理装置还用于将所述高度计算装置传输的所述待测目标表面的散斑图像上各个散斑点相心偏移量为所述待测目标表面的散斑图像中的散斑点相对于所述参考基准平面的散斑图根据所述参考基准平面的散斑图像和所述待测目标表面的散斑图像进行图像处理以根据预处理后的所述参考基准平面的散斑图像与预处理后的所述待测目标表面的散根据所述参考基准平面的散斑图像以及所述待测目标表面的散斑图像中所述散斑点根据所述参考基准平面的散斑图像上各个散斑点的标定参数以及质心偏移量计算得4根据所述待测目标表面的散斑图像上各个散斑点相对所述参考基准平面的高度值得参考基准平面的散斑图像和所述待测目标表面的散斑图像进行图像处理以得到相应散斑根据所述参考基准平面的散斑图像进行预处理得到散斑点的质心坐标以及预处理后根据所述待测目标表面的散斑图像进行预处理得到散斑点的质心坐标以及预处理后行如权利要求10至12任一项所述的基于伪随机散斑的三5[0001]本申请涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种基于伪随机散斑的三维(3-工业自动化和智能制造中发挥着越来越重要的作用，其被广泛应用到半导体行业(印刷电量系统，旨在解决现有结构光三维测量技术获取全场表面轮廓高度信息存在的测量精度述参考基准平面的散斑图像和所述待测目标表面的散斑图像传输给所述图像预处理装置；装置用于根据所述参考基准平面的散斑图像和所述待测目标表面的散斑图像进行图像处理，将处理后的参考基准平面的散斑图像传输给所述系统标定装置和所述高度计算装置，6个散斑点的标定参数计算得到所述待测目标表面的散斑图像上各个所述散斑点相对所述[0008]可选地，所述图像预处理装置包括第一图像预处理电路待测目标表面的散斑图像以及所述散斑点的质心坐标传输给所述高度7将所述质心偏移量结合各个散斑点的标定参数计算得到所述待测目标表面的散斑图像上的散斑图像上各个散斑点相对参考基准平面的高度值进行处理得到所述待测目标表面的各个散斑点的标定参数以及质心偏移量计算得到各个散斑点相对所述参考基准平面的高目标表面的散斑图像进行预处理得到散斑点的质心坐标以及预处理后的待测目标表面的8面的散斑图像上各个散斑点的标定参数以及质心偏移量计算得到各个散斑点相对所述参面的散斑图像上各个散斑点的标定参数以及质心偏移量计算得到各个散斑点相对所述参[0023]图1为本申请实施例公开的一种基于伪随机散斑的三维测量系统的硬件组成示意9[0035]图11为本申请实施例公开的一种基于伪随机散斑的三维测量装置的硬件结构示明及理解本申请，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方损划伤等情况。随着工业4.0时代的到来，许多能获取和处理三维信息的检测设备研重要的作用，其被广泛应用到半导体行业(印刷电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)检术一次可以获取单条轮廓线的高度信息，需要借助精密位移台进行Y方向扫描才能完成全性获取高精度的全场表面轮廓高度信息是目前结构光三维测量技术是技术人员亟需解决[0043]本申请实施例公开的一种基于伪随机散斑的三维测量系统可应用于半导体行业[0044]请参阅图1和图2，图1为本申请实施例公开的一种基于伪随机散斑的三维测量系统的硬件组成示意图，图2为本申请实施例公开的一种基于伪随机散斑的三维测量系统的像预处理装置120与所述系统标定装置130以及所述高度计算装置140均电连接，所述系统标定装置130与所述高度计算装置140电连接，所述高度计算装置140与所述三维数据处理[0046]所述图像获取装置110用于采集不同情况下的参考基准平面的散斑图像和待测目图像获取装置110可以在预定的控制算法基础上，通过控制装置来实现对散斑发生器的开[0047]所述图像预处理装置120用于根据所述图像获取装置110获取的所述参考基准平待测目标表面的散斑图像传输给所述高度计算装获取的待测目标表面的散斑图像的图像质量进行改善，从而提高所述高度计算装置140进所述参考基准平面的散斑图像和所述待测目标表面的散斑图像上各个散斑点的质心信息，[0049]所述系统标定装置130用于根据所述图像预处理装置120传输的所述参考基准平可以根据所述图像预处理装置120传输的所述参考基准平面的散斑图像计算出所述参考基[0051]所述高度计算装置140用于将所述图像预处理装置120传输的处理后的所述参考基准平面的散斑图像和处理后的待测目标表面的散斑图像进行处理和计算得到质心偏移散斑点的标定参数计算得到所述待测目标表面的散斑图像上各个散斑点相对所述参考基[0052]所述三维数据处理装置150用于将所述高度计算装置140传输的所述待测目标表面的散斑图像上各个散斑点相对参考基准平面的高度值进行处理得到所述待测目标表面述待测目标表面的散斑图像上各个散斑点相对参考基准平面的高度值进行三维重构和数[0054]在本申请实施例中，所述三维数据处理装置150还通过对所有待测目标表面的散内所述待测目标表面的散斑图像中的散斑点与所述参考基准平面的散斑图像中的散斑点[0056]综上所述，所述图像获取装置110采集不同情况下的参考基准平面的散斑图像和待测目标表面的散斑图像，所述图像预处理装置120根据获取的所述参考基准平面的散斑图像和所述待测目标表面的散斑图像进行图像处理，所述系统标定装置130根据所述参考基准平面的散斑图像进行处理和计算得到相应的标定参数，所述高度计算装置140将处理后的所述参考基准平面的散斑图像和处理后的待测目标表面的散斑图像进行处理和计算表面的散斑图像上各个散斑点相对所述参考基准平面的高度值，所述三维数据处理装置150将所述待测目标表面的散斑图像上各个散斑点相对参考基准平面的高度值进行处理得[0057]请参阅图5，其为图2中所示基于伪随机散斑的三维测量系统的电路结构示意中，所述第一图像获取电路111和所述第二图像获取电路112均与所述图像预处理装置120[0058]在本申请实施方式中，所述第一图像获取电路111用于采集不同情况下的所述参考基准平面的散斑图像，并将所述参考基准平面的散斑图像传输给所述图像预处理装置的散斑点的光强大小可通过根据散斑发生器的功率大小和参考基准平面的反射特性调整[0061]所述第二图像获取电路112用于采集不同情况下的待测目标表面的散斑图像，并将所述待测目标表面的散斑图像传输给所述图像预处理强大小可通过根据散斑发生器的功率大小和参考基准平面的反射特性调整所述摄像单元[0063]请继续参阅图5，所述图像预处理装置120包括第一图像预处理电路121和第二图所述系统标定装置130以及所述高度计算装置140电连接，所述第二图像预处理电路122分别与所述第二图像获取电路112以及所述高度计算装置14[0064]在本申请实施例中，所述第一图像预处理电路121用于对所述第一图像获取电路111传输的所述参考基准平面的散斑图像进行预处理得到散斑点的质心坐标，并将预处理后的所述参考基准平面的散斑图像以及散斑点的质心坐标传输给所述系统标定装置130和述参考基准平面的散斑图像进行图像滤波处理(例如对图像进行5*5高斯滤波)，从而消除[0067]在本申请实施例中，所述第二图像预处理电路122用于将所述第二图像获取电路112传输的所述待测目标表面的散斑图像进行预处理得到散斑点的质心坐标，并将预处理后的所述待测目标表面的散斑图像以及散斑点的质心坐标传输给所表面的散斑图像进行灰度增强操作，确保图像上部分较暗区域处的散斑点可以正常识别[0070]请继续参阅图5，所述高度计算装置140包括散斑图像匹配电路141和高度信息获二图像预处理电路122以及所述高度信息获取电路142电连接，所述高度信息获取电路142与所述系统标定装置130、所述散斑图像匹配电路141以及所述三维数据处理装置150电连[0071]在本申请实施例中，所述散斑图像匹配电路141用于将所述第一图像预处理电路121传输的预处理后的所述参考基准平面的散斑图像与所述第二图像预处理电路122传输第一图像预处理电路121传输的预处理后的所述参考基准平面的散斑图像与所述第二图像预处理电路122传输的预处理后的所述待测目标表面的散斑图像之间的初步匹配，实现所图像窗口来进行图像相关计算。因为伪随机散斑的散斑分布会呈现稀疏与密集两种情况，[0076]在本申请实施例中，所述高度信息获取电路142用于根据所述第一图像预处理电据所述系统标定装置130传输的所述参考基准平面的散斑图像上各个散斑点的标定参数计处理电路122传输的散斑点的质心坐标计算得到待测目标表面的散斑图像中的散斑点相对装置130传输的各个散斑点的标定参数和质心偏移量进行计算得到各个散斑点相对参考基2的值[0094]请参阅图8，其为本申请实施例公开的一种基于伪随机散斑的三维测量方法的流程示意图，上述图1至7(b)所示实施例中的基于伪随机散斑的三维测量系统通过下述三维[0099]在本实施例中，所述第一图像获取电路111采集不同情况下的所述参考基准平面的散斑点的光强大小可通过根据散斑发生器的功率大小和参考基准平面的反射特性调整[0103]在本实施例中，所述第二图像获取电路112采集不同情况下的待测目标表面的散强大小可通过根据散斑发生器的功率大小和参考基准平面的反射特性调整所述摄像单元[0105]S20、根据所述参考基准平面的散斑图像和所述待测目标表面的散斑图像进行图110获取的所述参考基准平面的散斑图像和所述待测目标表面的散斑图像进行图像处理，并将处理得到的所述参考基准平面的散斑图像传输给所述系统标定装置130和所述高度计获取的待测目标表面的散斑图像的图像质量进行改善，从而提高所述高度计算装置140进所述参考基准平面的散斑图像和所述待测目标表面的散斑图像上各个散斑点的质心信息，[0109]S21、根据所述参考基准平面的散斑图像进行预处理得到散斑点的质心坐标以及平面的散斑图像以及散斑点的质心坐标传输给所述系统标定装置130和所述高度计算装置[0111]在本申请实施例中，所述第一图像预处理电路121通过高斯滤波方法对所述参考基准平面的散斑图像进行图像滤波处理(例如对图像进行5*5高斯滤波)，从而消除所述参平面的散斑图像进行灰度增强操作，确保图像上部分较暗区域处的散斑点可以正常识别进行图像锐化处理，使参考基准平面的散斑图像上的每一个散斑点的边缘变得更佳清晰，[0113]S22、根据所述待测目标表面的散斑图像进行预处理得到散斑点的质心坐标以及表面的散斑图像以及散斑点的质心坐标传输给所述高度计算表面的散斑图像进行灰度增强操作，确保图像上部分较暗区域处的散斑点可以正常识别120传输的所述参考基准平面的散斑图像进行处理和计算得到相应的标定参数，并将处理可以根据所述图像预处理装置120传输的所述参考基准平面的散斑图像计算出所述参考基[0120]S40、根据预处理后的参考基准平面的散斑图像与预处理后的待测目标表面的散理电路121传输的预处理后的所述参考基准平面的散斑图像与所述第二图像预处理电路122传输的预处理后的所述待测目标表面的散斑图像进行匹配，并将匹配结果传输给所述第一图像预处理电路121传输的预处理后的所述参考基准平面的散斑图像与所述第二图像预处理电路122传输的预处理后的所述待测目标表面的散斑图像之间的初步匹配，实现所图像窗口来进行图像相关计算。因为伪随机散斑的散斑分布会呈现稀疏与密集两种情况，[0123]S50、根据所述参考基准平面的散斑图像以及所述待测目标表面的散斑图像中所处理电路121和所述第二图像预处理电路122传输的散斑点的质心坐标计算得到质心偏移处理电路122传输的散斑点的质心坐标计算得到待测目标表面的散斑图像中的散斑点相对[0134]S60、根据所述参考基准平面的散斑图像上各个散斑点的标定参数以及质心偏移所述参考基准平面的散斑图像上各个散斑点的标定参数计算得到各个散斑点相对参考基装置130传输的各个散斑点的标定参数和质心偏移量进行计算得到