技术特征：
1.一种三维成像系统，其特征在于，所述系统包括：摄像机、第一组反射镜、第二组反射镜和三维成像模块；所述第一组反射镜的反射面面向待测物；所述第一组反射镜用于将来自所述待测物的入射光线反射到所述第二组反射镜上，并基于所述入射光线的延长线确定第一虚拟光心和第二虚拟光心；所述第二组反射镜位于所述第一组反射镜内侧；所述第二组反射镜用于将所述第一组反射镜反射的所述入射光线反射到所述摄像机上，以使所述摄像机采集所述待测物的二维图像；所述三维成像模块用于基于第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系、第四坐标系和第五坐标系，对所述二维图像进行三维成像处理，得到所述待测物的目标三维图像；所述第一坐标系为以所述第一虚拟光心为原点的二维坐标系；所述第二坐标系为以所述第一虚拟光心为原点的三维坐标系；所述第三坐标系以所述第二虚拟光心为原点的二维坐标系；所述第四坐标系为以所述第二虚拟光心为原点的三维坐标系；所述第五坐标系为以所述第一虚拟光心与所述第二虚拟光心连线中点为原点的三维坐标系。2.根据权利要求1所述的一种三维成像系统，其特征在于，所述第一组反射镜与所述摄像机呈第一预设距离，所述第一组反射镜设有关于所述摄像机的镜头的光轴对称的第一反射镜与第二反射镜；所述第一反射镜与所述第二反射镜的反射面均面向所述待测物；所述第二组反射镜与所述摄像机呈第二预设距离；所述所述第二组反射镜设有关于所述摄像机的镜头的光轴对称的第三反射镜和第四反射镜；所述第三反射镜与所述第四反射镜的反射面均面向所述摄像机。3.根据权利要求2所述的一种三维成像系统，其特征在于，所述系统还包括：投影仪，所述投影仪面向所述待测物，且位于所述摄像机的镜头的光轴，与所述摄像机呈第三预设距离，所述第三预设距离大于所述第二预设距离；所述投影仪用于生成载频条纹并将所述载频条纹投射至所述待测物上，以使所述摄像机采集到所述待测物上的变形条纹图像。4.一种基于如权利要求1至3任意一项所述的三维成像系统的三维成像方法，其特征在于，所述方法包括：基于所述三维成像系统中的第一组反射镜，将来自待测物的入射光线反射到所述三维成像系统中的第二组反射镜上；基于所述第二组反射镜将所述第一组反射镜反射的的所述入射光线反射到所述三维成像系统中的摄像机上，以使所述摄像机采集待测物的二维图像；基于通过所述第一组反射镜的所述入射光线的延长线确定第一虚拟光心和第二虚拟光心；基于第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系、第四坐标系和第五坐标系，对所述二维图像进行三维成像处理，得到所述待测物的目标三维图像；其中，所述第一坐标系为以所述第一虚拟光心为原点的二维坐标系；所述第二坐标系为以所述第一虚拟光心为原点的三维坐标系；所述第三坐标系以所述第二虚拟光心为原点的二维坐标系；所述第四坐标系为以所述第二虚拟光心为原点的三维坐标系；所述第五坐标系为以所述第一虚拟光心与所述第二虚拟光心连线中点为原点的的三维坐标系。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于第一坐标系、第二坐标系、第三坐标系和第四坐标系，对所述二维图像进行三维成像处理，得到所述待测物的目标三维图像包括：基于所述二维图像，确定所述待测物在所述第一坐标系下的第一坐标和所述待测物在所述第三坐标系下的第三坐标；基于所述第一坐标和所述第三坐标，确定所述待测物在所述第二坐标系下的第二坐标、和所述待测物在所述第四坐标系下的第四坐标；确定所述三维成像系统对应的视觉结构参数；基于所述第二坐标和所述第四坐标，建立目标映射信息，所述目标映射信息表征所述视觉结构参数和所述待测物在所述第五坐标系下的第五坐标间的对应关系；根据所述目标映射信息和所述视觉结构参数，确定所述第五坐标；基于所述第五坐标，生成所述目标三维图像。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一坐标和所述第三坐标，确定所述待测物在所述第二坐标系下的第二坐标、和所述待测物在所述第四坐标系下的第四坐标，包括：基于所述第一坐标，建立第一映射信息，所述第一映射信息表征所述第一坐标系与所述第二坐标系间的对应关系；根据所述第一坐标、所述第一映射信息确定所述第二坐标；基于所述第三坐标，建立第二映射信息，所述第二映射信息表征所述第三坐标系与所述第四坐标系间的对应关系；根据所述第三坐标、所述第二映射信息确定所述第四坐标。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述确定所述三维成像系统对应的视觉结构参数之前，所述方法还包括：获取所述待测物上的变形条纹图像；基于所述变形条纹图像，确定所述摄像机的内参。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一坐标和所述第三坐标，确定所述待测物在所述第二坐标系下的第二坐标、和所述待测物在所述第四坐标系下的第四坐标包括：基于所述第一坐标、所述第三坐标和所述内参，确定所述待测物在所述第二坐标系下的第二坐标、和所述待测物在所述第四坐标系下的第四坐标。9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述目标三维图像，获取参考位置信息；基于所述参考位置信息，所述投影仪向所述待测物投影载频条纹；所述摄像机获取所述待测物上的变形条纹图像；基于所述变形条纹图像，生成所述待测物的相移信息；根据所述相移信息，进行三维成像处理，得到所述待测物的校正三维图像。10.根据权利要求5-8任一所述的方法，其特征在于，所述视觉结构参数包括：基线长度、第一距离、第二距离、所述摄像机对应有效视场的深度、所述摄像机对应有效视场的水平宽度、第三距离、第一夹角、第二夹角、第三夹角和第四夹角；所述确定所述三维成像系统
对应的视觉结构参数包括：测量所述基线长度、所述第一距离、所述第二距离、所述第一夹角、所述第二夹角、所述第三夹角、所述第四夹角；基于所述基线长度、所述第一距离和所述第二距离间的几何关系，所述第一夹角、所述第二夹角、所述第三夹角和所述第四夹角间的几何关系，确定第三距离；基于所述基线长度、所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离间的几何关系，所述第一夹角、所述第二夹角、所述第三夹角和所述第四夹角的几何关系，确定所述深度和所述水平宽度；其中，所述基线长度为所述第一虚拟光心与所述第二虚拟光心之间的距离；所述第一距离为所述摄像机的光心与所述第二组反射镜之间的距离；所述第二距离为所述第一组反射镜与所述第二组反射镜之间的水平距离；所述第三距离为所述有效视场与所述第二组反射镜的最近距离；所述第一夹角为所述第一组反射镜与所述第五坐标系下的x轴间夹角；所述第二夹角为所述第二组反射镜与所述第五坐标系下的x轴间的夹角；所述第三夹角为虚拟摄像机的光轴与所述第五坐标系下的x轴间的夹角；所述第四夹角为所述虚拟摄像机的光轴与所述待测物对应像面间的夹角；所述虚拟摄像机包括第一虚拟摄像机和第二虚拟摄像机，所述第一虚拟摄像机为基于所述第一虚拟光心建立的摄像机，所述第二虚拟摄像机为基于所述第二虚拟光心建立的摄像机。
技术总结
本公开关于一种三维成像系统及方法，该系统包括摄像机、第一组反射镜、第二组反射镜和三维成像模块，所述第一组反射镜用于将来自所述待测物的入射光线反射到所述第二组反射镜上，并基于所述入射光线的延长线确定第一虚拟光心和第二虚拟光心；所述第二组反射镜用于将来自所述第一组反射镜的入射光线反射到所述摄像机上，以使所述摄像机采集所述待测物的二维图像；所述三维成像模块用于基于第一至第五坐标系，对所述二维图像进行三维成像处理，得到所述待测物的目标三维图像。利用本公开实施例在进行三维成像时，通过三维成像系统使用单目转双目立体视觉测量法测量物体三维坐标，并进行三维成像，该系统设计简单巧妙，实现方法更为简易。更为简易。更为简易。
技术研发人员：郑吉华 张超 张振林
受保护的技术使用者：中汽创智科技有限公司
技术研发日：2022.11.30
技术公布日：2023/2/2