基于线结构光的简易的三维成像装置
技术领域
本申请涉及三维成像装置，特别是涉及基于线结构光的简易的三维成像装置。
背景技术
现有的三维扫描成像，需要扫描仪进行扫描，然后借助计算机进行图形处理和成像，或者通过自身的图形处理器进行处理，形成三维图形。主动式扫描是指将额外的能量投射至物体，借由能量的反射来计算三维空间信息。通过扫描得到物体的轮廓或者点阵，然后通过逆向解构，再推理运算得到被扫描物体的结构特征，在计算机中展示出虚拟的三维结构图形。现有技术的三维扫描成像，需要借助扫描仪，其精度高且成像快，但是同时也伴随着价格高的问题，通常只应用于工业或者商业中。对于普通家庭使用不适合。甚至，对于家庭中一些外形规整的实体，特征比较明显的实体的扫描，利用现有技术的高昂的扫描仪，就显得多余。
实用新型内容
基于此，本申请的目的在于，提供基于线结构光的简易的三维成像装置，其具有成本低且适于家庭使用的三维扫描形式的优点。
本申请的一方面，提供一种基于线结构光的简易的三维成像装置，包括底板、高清摄像头、线型激光器、环形滑轨、置物平板以及图像处理模块；
所述高清摄像头、所述环形滑轨以及所述置物平板分别放置在所述底板上；
所述置物平板放置在所述环形滑轨内，所述高清摄像头置于所述环形滑轨外，并朝向所述置物平板设置；所述线型激光器安装在所述环形滑轨上，并与所述环形滑轨滑动连接；
所述线型激光器朝向所述置物平板的中部设置；
所述高清摄像头与所述图像处理模块电连接。
本申请所述的基于线结构光的简易的三维成像装置，结构简单，成像方便，适于沿着旋转轴中心对称的结构使用，例如圆柱体、圆锥体等结构使用，成像快捷方便，运算量少，成本低。
进一步地，所述置物平板呈圆柱体结构，且其轴心线与所述环形滑轨轴线重合，使得所述置物平板置于所述环形滑轨的中心。
进一步地，还包括驱动电机，该驱动电机固定在所述底板上，并且其转轴贯穿所述置物平板的轴线。
进一步地，还包括摄像头支架，该摄像头支架安装在所述高清摄像头下方，并置于所述底板上。
进一步地，还包括遮光罩，该遮光罩扣合在所述底板上，形成遮光腔体，所述高清摄像头、所述线型激光器、所述环形滑轨以及所述置物平板分别放置在该遮光腔体内。
进一步地，所述驱动电机包括步进电机或伺服电机。
进一步地，还包括控制电路，所述线型激光器、所述环形滑轨以及所述图像处理模块分别与所述控制电路电连接。
进一步地，还包括计算机，所述图像处理模块集成在所述计算机中；所述高清摄像头与所述计算机通过高清数据接口连接。
进一步地，所述环形滑轨包括环形电动滑轨。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本申请。
附图说明
图1为本申请示例性的基于线结构光的简易的三维成像装置的立体结构示意图；
图2为本申请示例性的基于线结构光的简易的三维成像装置的主视图；
图3为本申请示例性的高清摄像头某一帧拍摄的图形。
具体实施方式
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1为本申请示例性的基于线结构光的简易的三维成像装置的立体结构示意图；图2为本申请示例性的基于线结构光的简易的三维成像装置的主视图。请参阅图1和图2，本申请示例性的一种基于线结构光的简易的三维成像装置，包括底板10、高清摄像头22、线型激光器41、环形滑轨31、置物平板52以及图像处理模块；
所述高清摄像头22、所述环形滑轨31以及所述置物平板52分别放置在所述底板10上；
所述置物平板52放置在所述环形滑轨31内，所述高清摄像头22置于所述环形滑轨31外，并朝向所述置物平板52设置；所述线型激光器41安装在所述环形滑轨31上，并与所述环形滑轨31滑动连接；
所述线型激光器41朝向所述置物平板52的中部设置；
所述高清摄像头22与所述图像处理模块电连接。
在一些优选实施例中，所述置物平板52呈圆柱体结构，且其轴心线与所述环形滑轨31轴线重合，使得所述置物平板52置于所述环形滑轨31的中心。
在一些优选实施例中，还包括驱动电机51，该驱动电机51固定在所述底板10上，并且其转轴贯穿所述置物平板52的轴线。
在一些优选实施例中，还包括摄像头支架21，该摄像头支架21安装在所述高清摄像头22下方，并置于所述底板10上。
在一些优选实施例中，还包括遮光罩(图未示)，该遮光罩扣合在所述底板10上，形成遮光腔体，所述高清摄像头22、所述线型激光器41、所述环形滑轨31以及所述置物平板52分别放置在该遮光腔体内。
在一些优选实施例中，所述驱动电机51包括步进电机或伺服电机。
在一些优选实施例中，还包括控制电路，所述线型激光器41、所述环形滑轨31以及所述图像处理模块分别与所述控制电路电连接。
在一些优选实施例中，还包括计算机，所述图像处理模块集成在所述计算机中；所述高清摄像头22与所述计算机通过高清数据接口连接。
在一些优选实施例中，所述环形滑轨31包括环形电动滑轨。
本申请示例性的基于线结构光的简易的三维成像装置的工作原理：
在进行一些中心对称的结构的扫描时，比如近似圆柱的水杯，近似椎体的花瓶，这类物体的扫描时，往往不需要复杂或者高精度的扫描仪。
在本示例中，通过线型激光器41发射线型激光，照射到物体表面，并且该激光的照射角度与高清摄像头22的捕捉角度之间有一夹角，这样就能显示出被照射处的轮廓。当发射的线型激光所在的平面，与置物平台垂直，并且刚好穿过物体的中轴线，此时，只需要扫描一帧即可得到物体的外部轮廓，进而在计算机的图像处理模块中生成相应的三维图像。当激光照射到物体表面时，会在物体表面形成一条连续的线条，该线条就表示被照射处物体的轮廓，高清摄像头22拍摄到该轮廓，计算出轮廓到轴心线的距离，参照这个距离旋转轮廓，就可以在计算机中得出物体的三维图形。
结合图3的示例，物体A放置在置物平板52上，并且物体A的轴线C与置物平板52的轴线重合，使得线型激光器41绕着轴线C圆周运动。线型激光器41发射的激光投射到物体A表面，并在高清摄像头拍摄时，形成线条B。当线型激光器转动到垂直于图3的视角位置时，此时得到的线条就是物体的最大轮廓，该最大轮廓绕着轴线C旋转一周，即可得到该物体A的三维图形。
当然，物体不一定刚好摆放在置物平台的中心，而且激光也不一定刚好穿过物体的中轴线。这时候，通过控制电路控制电动环形滑轨31的运行，使得线型激光器41绕着电动环形滑轨31运行，线型激光器41照射着放置在置物平台上的物体，然后圆周运动。这样，就能得到摄像头范围内的物体轮廓的每一帧，将每一帧的轮廓离散成点，再在计算机的图像处理模块中生成这些点，形成三维图像。另外，将激光刚好垂直于摄像头的拍摄面时的两个轮廓找出，在图像处理模块中旋转生成三维图像。并与其他帧得到的图像比较，以校验生成图像的准确性。
在遮光罩遮盖的环境下进行扫描，避免外界光源的影响。这时扫描得到的图像准确度高。再将遮光罩取走，拍摄物体表面的颜色，并提取填充到三维图像中。
本申请的三维成像装置，尤其适用于颜色图案较单一，而且较简单的物体，并且该物体的中心对称性要求高。同时，本申请示例性的基于线结构光的简易的三维成像装置，由于扫描工作量少，组成元器件简单，使得扫描成像容易快捷，成本低，非常适于家庭使用。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
