一種三維掃描內窺鏡和三維掃描方法

一種三維掃描內窺鏡和三維掃描方法
【專利摘要】本發明公開了一種三維掃描內窺鏡和三維掃描方法，其中，一種三維掃描內窺鏡包括：第一攝像頭、第二攝像頭、激光線發射單元以及分別與所述第一攝像頭、所述第二攝像頭和所述激光線發射單元連接的處理單元，三維掃描內窺鏡由第一攝像頭和第二攝像頭同步獲取被激光條紋掃描的被測物體，結合相機標定方法獲得的外極線約束條件對被測物體的待測面的三維輪廓進行重建，從而實現了對被測物體的待測面的三維輪廓的自動測量，另外，本發明提供的技術方案通過使用激光條紋對被測物體的待測面進行掃描而不需要人工手動指定特征點，能夠有效提高被測物體三維輪廓信息的測量準確性。
【專利說明】一種三維掃描內窺鏡和三維掃描方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及內窺鏡【技術領域】，具體涉及一種三維掃描內窺鏡和三維掃描方法。
【背景技術】
[0002]工業內窺鏡作為無損檢測的一種，可以用來在不損害部件表面的情況下，準確的觀察部件的工作狀態和表面結構，隨著工業內窺鏡的發展，工業內窺鏡已經廣泛應用到復雜工業環境中，特別是高溫，有毒，核輻射等人類無法使用肉眼觀察到的環境中。而傳統的基于二維圖像的內窺鏡由于無法定量計算出待測工件的尺寸，距離和截面，也逐漸被具有三維測量功能的內窺鏡所部分取代。工業內窺鏡從單純的二維圖像內窺鏡向具有三維測量功能的內窺鏡方向發展。
[0003]目前存在一種能夠實現三維測量功能的雙電荷稱合元件(CCD, Charge-coupledDevice)工業內窺鏡。雙CXD工業內窺鏡采用的是立體視覺原理，在實現三維測量功能時需要人工手動指定特征點，因此，只能實現逐點的手工測量，并且，在待測工件紋理特征較少時無法準確測量出待測工件的三維輪廓信息，從而無法重構出待測物體表面的精確三維形貌。

【發明內容】

[0004]本發明提供一種三維掃描內窺鏡和三維掃描方法，用于提高被測物體三維輪廓信息的測量準確性。
[0005]本發明第一方面提供一種三維掃描內窺鏡，包括:
[0006]用于獲取被測物體的視頻圖像的第一攝像頭；
[0007]用于與上述第一攝像頭同步獲取上述被測物體的視頻圖像的第二攝像頭；
[0008]用于向上述被測物體發射激光條紋，并使上述激光條紋在上述被測物體的待測面上沿同一直線方向均勻移動的激光線發射單元，其中，上述被測物體的待測面是指上述被測物體上與上述三維掃描內窺鏡相對的面；
[0009]分別與上述第一攝像頭、上述第二攝像頭和上述激光線發射單元連接的處理單元;
[0010]其中，上述處理單元用于:根據相機標定方法對上述第一攝像頭和上述第二攝像頭進行標定，獲取外極線約束條件；根據上述外極線約束條件對上述第一攝像頭和上述第二攝像頭同步獲取的每幀視頻圖像進行三維輪廓重建，得到上述被測物體的待測面的三維輪廓信息；
[0011]其中，上述根據上述外極線約束條件對上述第一攝像頭和上述第二攝像頭同步獲取的每幀視頻圖像進行三維輪廓重建，包括:根據邊緣檢測算法分別檢測上述第一攝像頭獲取的第一幀視頻圖像和上述第二攝像頭獲取的第二幀視頻圖像中，位于上述被測物體上的激光條紋的激光中心線，其中，上述第一幀視頻圖像和上述第二幀視頻圖像分別由上述第一攝像頭和上述第二攝像頭在同一時刻獲取；根據上述外極線約束條件計算上述激光中心線上每一點的三維坐標值，得到上述激光中心線在上述被測物體上的三維輪廓信息；
[0012]其中，上述根據上述外極線約束條件計算上述激光中心線上每一點的三維坐標值，包括:
[0013]對于上述第一幀視頻圖像的上述激光中心線上的任一點i，根據上述外極線約束條件檢測上述點i在上述第二幀視頻圖像的上述激光中心線上的位置；
[0014]根據上述點i在上述第一幀視頻圖像的位置和上述點i在上述第二幀視頻圖像上的位置，計算上述點i的三維坐標值。
[0015]本發明另一方面提供一種三維掃描方法，應用于三維掃描內窺鏡，上述三維內窺鏡包括:第一攝像頭、第二攝像頭、激光線發射單元，以及分別與上述第一攝像頭、上述第二攝像頭和上述激光線發射單元連接的處理單元；
[0016]上述三維掃描方法包括:
[0017]上述第一攝像頭和上述第二攝像頭同步獲取上述被測物體的視頻圖像；
[0018]上述激光線發射單元向上述被測物體發射激光條紋，并使上述激光條紋在上述被測物體的待測面上沿同一直線方向均勻移動，其中，上述被測物體的待測面是指上述被測物體上與上述三維掃描內窺鏡相對的面；
[0019]上述處理單元根據相機標定方法對上述第一攝像頭和上述第二攝像頭進行標定，獲取外極線約束條件；根據上述外極線約束條件對上述第一攝像頭和上述第二攝像頭同步獲取的每幀視頻圖像進行三維輪廓重建，得到上述被測物體的待測面的三維輪廓信息；
[0020]具體的，上述處理單元上述根據上述外極線約束條件對上述第一攝像頭和上述第二攝像頭同步獲取的每幀視頻圖像進行三維輪廓重建，包括:根據邊緣檢測算法分別檢測上述第一攝像頭獲取的第一幀視頻圖像和上述第二攝像頭獲取的第二幀視頻圖像中，位于上述被測物體上的激光條紋的激光中心線，其中，上述第一幀視頻圖像和上述第二幀視頻圖像分別由上述第一攝像頭和上述第二攝像頭在同一時刻獲取；根據上述外極線約束條件計算上述激光中心線上每一點的三維坐標值，得到上述激光中心線在上述被測物體上的三維輪廓信息；
[0021]具體的，上述處理單元根據上述外極線約束條件計算上述激光中心線上每一點的三維坐標值，包括:對于上述第一幀視頻圖像的上述激光中心線上的任一點i，根據上述外極線約束條件檢測上述點i在上述第二幀視頻圖像的上述激光中心線上的位置；根據上述點i在上述第一幀視頻圖像的位置和上述點i在上述第二幀視頻圖像上的位置，計算上述點i的三維坐標值。
[0022]由上可見，本發明中通過激光發射單元發射激光條紋對被測物體的待測面進行掃描，由第一攝像頭和第二攝像頭同步獲取被激光條紋掃描的被測物體，結合相機標定方法獲得的外極線約束條件對被測物體的待測面的三維輪廓進行重建，從而實現了對被測物體的待測面的三維輪廓的自動測量，另外，本發明通過使用激光條紋對被測物體的待測面進行掃描而不需要人工手動指定特征點，能夠有效提高被測物體三維輪廓信息的測量準確性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]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，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖Ι-a為本發明提供的三維掃描內窺鏡一個實施例結構示意圖；
[0025]圖Ι-b為本發明提供的激光發射單元一個實施例結構示意圖；
[0026]圖Ι-c為本發明提供的激光發射單元發射激光的一種應用場景示意圖；
[0027]圖Ι-d為本發明提供的第一攝像頭在某一時刻獲取到的被測物體的幀視頻圖像的不意圖；
[0028]圖Ι-e為本發明提供的第二攝像頭在上述某一時刻獲取到的被測物體的幀視頻圖像的不意圖；
[0029]圖Ι-f為本發明提供的三維掃描內窺鏡另一個實施例結構示意圖；
[0030]圖2為本發明提供的一種三維掃描方法一個實施例流程示意圖。
【具體實施方式】
[0031]為使得本發明的發明目的、特征、優點能夠更加的明顯和易懂，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，而非全部實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0032]下面對本發明實施例提供的一種三維掃描內窺鏡進行描述，請參閱圖Ι-a所示的三維內窺鏡主視圖，由圖l_a可見，本發明實施例中的三維掃描內窺鏡10包括:
[0033]用于獲取被測物體的視頻圖像的第一攝像頭11 ；
[0034]用于與第一攝像頭11同步獲取上述被測物體的視頻圖像的第二攝像頭12；
[0035]用于向上述被測物體發射激光條紋，并使上述激光條紋在上述被測物體的待測面上沿同一直線方向均勻移動的激光線發射單元13，其中，上述被測物體的待測面是指上述被測物體上與上述三維掃描內窺鏡相對的面；
[0036]分別與第一攝像頭n、第二攝像頭12和激光線發射單元13連接的處理單元(圖中未示出)；
[0037]其中，上述處理單元用于:根據相機標定方法對第一攝像頭11和第二攝像頭12進行標定，獲取外極線約束條件；根據上述外極線約束條件對第一攝像頭11和第二攝像頭12同步獲取的每幀視頻圖像進行三維輪廓重建，得到上述被測物體的待測面的三維輪廓信息；
[0038]其中，上述根據上述外極線約束條件對第一攝像頭11和第二攝像頭12同步獲取的每幀圖像進行三維輪廓重建，包括:根據邊緣檢測算法分別檢測第一攝像頭11獲取的第一幀視頻圖像和第二攝像頭12獲取的第二幀視頻圖像中，位于上述被測物體上的激光條紋的激光中心線，其中，上述第一幀視頻圖像和上述第二幀視頻圖像分別由第一攝像頭11和第二攝像頭12在同一時刻獲取；根據上述外極線約束條件計算上述激光中心線上每一點的三維坐標值，得到上述激光中心線在上述被測物體上的三維輪廓信息；
[0039]其中，上述根據上述外極線約束條件計算上述激光中心線上每一點的三維坐標值，包括:
[0040]對于上述第一幀視頻圖像的上述激光中心線上的任一點i，根據上述外極線約束條件檢測上述點i在上述第二幀視頻圖像的上述激光中心線上的位置；
[0041]根據上述點i在上述第一幀視頻圖像的位置和上述點i在上述第二幀視頻圖像上的位置，計算上述點i的三維坐標值。
[0042]具體的，本發明實施例中的第一攝像頭11和第二攝像頭12可以根據三維掃描內窺鏡整體的外徑尺寸和圖像分辨率選擇不同規格的攝像頭。可選的，本發明實施例中的三維內窺鏡也支持二維掃描，當本發明實施例中的三維內窺鏡在非三維掃描工作模式下時，可以關閉第一攝像頭11和第二攝像頭12中的其中一個，僅由一個攝像頭獲取被測物體的視頻圖像。
[0043]可選的，如Ι-b所示，激光線發射單元13，包括:激光發生器131、設置于激光發生器131的輸出端之前的圓柱透鏡132、設置于圓柱透鏡132之前的振鏡模塊133，其中，圓柱透鏡132位于激光發生器131與振鏡模塊133之間；
[0044]進一步，參照圖Ι-c所示，被測物體20放置于測量平臺上，激光發生器131發射激光；圓柱透鏡132將激光發生器131發射的激光轉為一字型激光條紋101 ;振鏡模塊133用于使一字型激光條紋101在被測物體20的待測面上沿同一直線方向均勻移動。結合圖1-d和圖l_e所不，圖Ι-d和圖l_e分別為一種應用場景下，第一攝像頭11和第二攝像頭12在某一時刻同步獲取到的被測物體20的幀視頻圖像的示意圖。
[0045]可選的，振鏡模塊133包括:反射鏡和與微機電系統(MEMS，Micro ElectronMicro-Electro-Mechanical System),上述MEMS用于控制上述反射鏡以預設轉動角速度，在同一直線方向上轉動，從而使得一字型激光條紋101在被測物體20的待測面上沿同一直線方向均勻移動。當然，本發明實施例中的振鏡模塊133也可以采用其它能夠實現微型化及可控的振鏡模塊結構，此處不作限定。
[0046]可選的，在圖l_a所示的三維掃描內窺鏡的基礎上，如圖l_f所示，本發明實施例中的三維掃描內窺鏡30還包括:用于照明的照明模塊14，照明模塊14可以用于在三維掃描工作模式或者非三維掃描工作模式下為被測物體提供光源照明功能。可選的，照明模塊14采用發光二極管(LED，Light Emitting Diode)燈作為光源。
[0047]可選的，本發明實施例中的相機標定方法采用張正友標定法或TSAI標定法，當然，本發明實施例中的相機標定方法也可以是其它標定方法，此處不做限定。
[0048]可選的，上述處理單元具體用于:根據上述點i在上述第一幀視頻圖像的位置和上述點i在上述第二幀視頻圖像上的位置，通過三角測量方法計算上述點i的三維坐標值。
[0049]需要說明的是，本發明實施例中的外極線約束條件是立體視覺中常用的計算手段，主要是為了將立體匹配點的搜索范圍減少到線性范圍。
[0050]需要說明的是，本發明實施例中三維掃描內窺鏡在測量被測物體的待測面的三維輪廓信息時，激光線發射單元13至少要對被測物體執行一次完整掃描過程。其中，激光線發射單元13對被測物體的一次完整掃描過程是從被測物體上與激光線發射單元13相對的面的一端移動到另一端，舉例說明，若激光線發射單元13沿水平方向對被測物體進行掃描，則上述完成掃描過程是從被測物體上與激光線發射單元13相對的面的最左端移動到最右端，或者，從被測物體上與激光線發射單元13相對的面的最右端移動到最左端；若激光線發射單元13沿垂直方向對被測物體進行掃描，則上述完成掃描過程是從被測物體上與激光線發射單元13相對的面的最上端移動到最下端，或者，從被測物體上與激光線發射單元13相對的面的最下端移動到最上端。若一次完整掃描過程的采集密度不夠，則重復一次或多次完整掃描過程獲取被測物體上的更多三維輪廓信息，直至測量得到被測物體的被測面的三維輪廓信息。
[0051]需要說明的是，由于本發明實施例中的三維掃描內窺鏡只能對被測物體面向三維掃描內窺鏡的面進行測量，因此，若需要測量被測物體的另一面，則可以重新調整被測物體的擺放方向，使被測物體的另一面面向三維掃描內窺鏡。
[0052]需要說明的是，在本發明實施例的激光線發射單元中，以圓柱透鏡為例說明一字型激光條紋的形成，在其它實施例中，激光線發射單元也可以采用其它鏡面結構，只需能夠形成從點激光到線激光的轉變即可。
[0053]由上可見，本發明中通過激光發射單元發射激光條紋對被測物體的待測面進行掃描，由第一攝像頭和第二攝像頭同步獲取被激光條紋掃描的被測物體，結合相機標定方法獲得的外極線約束條件對被測物體的待測面的三維輪廓進行重建，從而實現了對被測物體的待測面的三維輪廓的自動測量，另外，本發明通過使用激光條紋對被測物體的待測面進行掃描而不需要人工手動指定特征點，能夠有效提高被測物體三維輪廓信息的測量準確性。
[0054]本發明實施例還提供一種應用于三維掃描內窺鏡的三維掃描方法，其中，本發明實施例中的三維掃描內窺鏡的結構可以參照圖l_a至圖l_f所示，主要包括:第一攝像頭、第二攝像頭、激光線發射單元，以及分別與上述第一攝像頭、上述第二攝像頭和上述激光線發射單元連接的處理單元；如圖2所示，本發明實施例中的三維掃描方法包括:
[0055]201、第一攝像頭和第二攝像頭同步獲取被測物體的視頻圖像；
[0056]其中，上述“同步獲取”是指上述第一攝像頭和上述第二攝像頭在同一時間觸發拍攝，保證上述第一攝像頭和上述第二攝像頭獲取每一幀視頻圖像的時間點相同。
[0057]202、激光線發射單元向上述被測物體發射激光條紋，并使上述激光條紋在上述被測物體的待測面上沿同一直線方向均勻移動；
[0058]其中，上述被測物體的待測面是指上述被測物體上與上述三維掃描內窺鏡相對的面。
[0059]可選的，上述激光線發射單元向述被測物體發射激光條紋，并使上述激光條紋在上述被測物體的待測面上沿水平方向或直線方向均勻移動。
[0060]可選的，本發明實施例中的激光線發射單元可以如圖l_b所示的激光線發射單元13。
[0061]203、處理單元根據相機標定方法對上述第一攝像頭和上述第二攝像頭進行標定，獲取外極線約束條件；
[0062]可選的，處理單元根據張正友標定法或TSAI標定法對上述第一攝像頭和上述第二攝像頭進行標定，獲取外極線約束條件，當然，本發明實施例中，處理單元也可以根據其它標定方法對上述第一攝像頭和上述第二攝像頭進行標定，獲取外極線約束條件，此處不做限定。
[0063]需要說明的是，本發明實施例中的外極線約束條件是立體視覺中常用的計算手段，主要是為了將立體匹配點的搜索范圍減少到線性范圍。
[0064]204、根據上述外極線約束條件對上述第一攝像頭和上述第二攝像頭同步獲取的每幀視頻圖像進行三維輪廓重建，得到上述被測物體的待測面的三維輪廓信息；
[0065]具體的，處理單元根據邊緣檢測算法分別檢測上述第一攝像頭獲取的第一幀視頻圖像和上述第二攝像頭獲取的第二幀視頻圖像中，位于上述被測物體上的激光條紋的激光中心線；根據上述外極線約束條件計算上述激光中心線上每一點的三維坐標值，得到上述激光中心線在上述被測物體上的三維輪廓信息；其中，上述第一幀視頻圖像和上述第二幀視頻圖像分別由上述第一攝像頭和上述第二攝像頭在同一時刻獲取。
[0066]由于激動條紋是在被測物體上移動的，因此，處理單元根據上述外極線約束條件對上述第一攝像頭和上述第二攝像頭同步獲取的多個幀視頻圖像進行三維輪廓重建，即可得到上述被測物體的待測面的三維輪廓信息。
[0067]可選的，上述處理單元根據上述外極線約束條件計算上述激光中心線上每一點的三維坐標值，包括:對于上述第一幀視頻圖像的上述激光中心線上的任一點i，根據上述外極線約束條件檢測上述點i在上述第二幀視頻圖像的上述激光中心線上的位置；根據上述點i在上述第一幀視頻圖像的位置和上述點i在上述第二幀視頻圖像上的位置，計算上述點i的三維坐標值。
[0068]可選的，在獲得上述點i在上述第一幀視頻圖像的位置和上述點i在上述第二幀視頻圖像上的位置時，上述處理單元根據上述點i在上述第一幀視頻圖像的位置和上述點i在上述第二幀視頻圖像上的位置，通過三角測量方法計算上述點i的三維坐標值。
[0069]需要說明的是，在本發明實施例中三維掃描方法中，三維掃描內窺鏡的激光線發射單元至少要對被測物體執行一次完整掃描過程。其中，上述激光線發射單元對被測物體的一次完整掃描過程是從被測物體上與激光線發射單元相對的面的一端移動到另一端，舉例說明，若激光線發射單元沿水平方向對被測物體進行掃描，則上述完成掃描過程是從被測物體上與激光線發射單元相對的面的最左端移動到最右端，或者，從被測物體上與激光線發射單元相對的面的最右端移動到最左端；若激光線發射單元沿垂直方向對被測物體進行掃描，則上述完成掃描過程是從被測物體上與激光線發射單元相對的面的最上端移動到最下端，或者，從被測物體上與激光線發射單元相對的面的最下端移動到最上端。若一次完整掃描過程的采集密度不夠，則重復一次或多次完整掃描過程獲取被測物體上的更多三維輪廓信息，直至測量得到被測物體的被測面的三維輪廓信息。
[0070]需要說明的是，由于本發明實施例中的三維掃描內窺鏡只能對被測物體面向三維掃描內窺鏡的面進行測量，因此，若需要測量被測物體的另一面，則可以重新調整被測物體的擺放方向，使被測物體的另一面面向三維掃描內窺鏡，之后執行本發明實施例中的三維掃描方法，即可測得被測物體另一面的三維輪廓信息。
[0071]需要說明的是，本發明實施例中的三維掃描內窺鏡的具體結構可以參照上述裝置實施例中的三維掃描內窺鏡，此處不再贅述。
[0072]由上可見，本發明中通過激光發射單元發射激光條紋對被測物體的待測面進行掃描，由第一攝像頭和第二攝像頭同步獲取被激光條紋掃描的被測物體，結合相機標定方法獲得的外極線約束條件對被測物體的待測面的三維輪廓進行重建，從而實現了對被測物體的待測面的三維輪廓的自動測量，另外，本發明通過使用激光條紋對被測物體的待測面進行掃描而不需要人工手動指定特征點，能夠有效提高被測物體三維輪廓信息的測量準確性。
[0073]在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置和方法，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，上述單元的劃分，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，或一些特征可以忽略，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。
[0074]需要說明的是，對于前述的各方法實施例，為了簡便描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領域技術人員應該知悉，本發明并不受所描述的動作順序的限制，因為依據本發明，某些步驟可以采用其它順序或者同時進行。其次，本領域技術人員也應該知悉，說明書中所描述的實施例均屬于優選實施例，所涉及的動作和模塊并不一定都是本發明所必須的。
[0075]在上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其它實施例的相關描述。
[0076]以上為對本發明所提供的一種三維掃描內窺鏡和三維掃描方法的描述，對于本領域的一般技術人員，依據本發明實施例的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種三維掃描內窺鏡，其特征在于，包括: 用于獲取被測物體的視頻圖像的第一攝像頭； 用于與所述第一攝像頭同步獲取所述被測物體的視頻圖像的第二攝像頭； 用于向所述被測物體發射激光條紋，并使所述激光條紋在所述被測物體的待測面上沿同一直線方向均勻移動的激光線發射單元，其中，所述被測物體的待測面是指所述被測物體上與所述三維掃描內窺鏡相對的面；分別與所述第一攝像頭、所述第二攝像頭和所述激光線發射單元連接的處理單元；其中，所述處理單元用于:根據相機標定方法對所述第一攝像頭和所述第二攝像頭進行標定，獲取外極線約束條件；根據所述外極線約束條件對所述第一攝像頭和所述第二攝像頭同步獲取的每幀視頻圖像進行三維輪廓重建，得到所述被測物體的待測面的三維輪廓信息； 其中，所述根據所述外極線約束條件對所述第一攝像頭和所述第二攝像頭同步獲取的每幀視頻圖像進行三維輪廓重建，包括:根據邊緣檢測算法分別檢測所述第一攝像頭獲取的第一幀視頻圖像和所述第二攝像頭獲取的第二幀視頻圖像中，位于所述被測物體上的激光條紋的激光中心線，其中，所述第一幀視頻圖像和所述第二幀視頻圖像分別由所述第一攝像頭和所述第二攝像頭在同一時刻獲取；根據所述外極線約束條件計算所述激光中心線上每一點的三維坐標值，得到所述激光中心線在所述被測物體上的三維輪廓信息； 其中，所述根據所述外極線約束條件計算所述激光中心線上每一點的三維坐標值，包括: 對于所述第一幀視頻圖像的所述激光中心線上的任一點i，根據所述外極線約束條件檢測所述點i在所述第二幀視頻圖像的所述激光中心線上的位置； 根據所述點i在所述第一幀視頻圖像的位置和所述點i在所述第二幀視頻圖像上的位置，計算所述點i的三維坐標值。
2.根據權利要求1所述的三維掃描內窺鏡，其特征在于，所述激光線發射單元，包括:激光發生器、設置于所述激光發生器的輸出端之前的圓柱透鏡、設置于所述圓柱透鏡之前的振鏡模塊，所述圓柱透鏡位于所述激光發生器與所述振鏡模塊之間； 其中，所述激光發生器用于發射激光； 所述圓柱透鏡用于將所述激光發生器發射的激光轉為一字型激光條紋； 所述振鏡模塊用于使所述一字型激光條紋在所述被測物體的待測面上沿同一直線方向均勻移動。
3.根據權利要求2所述的三維掃描內窺鏡，其特征在于， 所述振鏡模塊包括:反射鏡和與微機電系統MEMS ； 所述MEMS用于控制所述反射鏡以預設轉動角速度，在同一直線方向上轉動。
4.根據權利要求1至3任一項所述的三維掃描內窺鏡，其特征在于，所述三維掃描內窺鏡還包括:用于照明的照明模塊。
5.根據權利要求1至3任一項所述的三維掃描內窺鏡,其特征在于， 所述照明模塊采用發光二極管LED燈作為光源。
6.—種三維掃描方法,應用于三維掃描內窺鏡,其特征在于,所述三維內窺鏡包括:第一攝像頭、第二攝像頭、激光線發射單元，以及分別與所述第一攝像頭、所述第二攝像頭和所述激光線發射單元連接的處理單元； 所述三維掃描方法包括: 所述第一攝像頭和所述第二攝像頭同步獲取所述被測物體的視頻圖像； 所述激光線發射單元向所述被測物體發射激光條紋，并使所述激光條紋在所述被測物體的待測面上沿同一直線方向均勻移動，其中，所述被測物體的待測面是指所述被測物體上與所述三維掃描內窺鏡相對的面； 所述處理單元根據相機標定方法對所述第一攝像頭和所述第二攝像頭進行標定，獲取外極線約束條件；根據所述外極線約束條件對所述第一攝像頭和所述第二攝像頭同步獲取的每幀視頻圖像進行三維輪廓重建，得到所述被測物體的待測面的三維輪廓信息； 具體的，所述處理單元 所述根據所述外極線約束條件對所述第一攝像頭和所述第二攝像頭同步獲取的每幀視頻圖像進行三維輪廓重建，包括:根據邊緣檢測算法分別檢測所述第一攝像頭獲取的第一幀視頻圖像和所述第二攝像頭獲取的第二幀視頻圖像中，位于所述被測物體上的激光條紋的激光中心線，其中，所述第一幀視頻圖像和所述第二幀視頻圖像分別由所述第一攝像頭和所述第二攝像頭在同一時刻獲取；根據所述外極線約束條件計算所述激光中心線上每一點的三維坐標值，得到所述激光中心線在所述被測物體上的三維輪廓信息； 具體的，所述處理單元根據所述外極線約束條件計算所述激光中心線上每一點的三維坐標值，包括:對于所述第一幀視頻圖像的所述激光中心線上的任一點i，根據所述外極線約束條件檢測所述點i在所述第二幀視頻圖像的所述激光中心線上的位置；根據所述點i在所述第一幀視頻圖像的位置和所述點i在所述第二幀視頻圖像上的位置，計算所述點i的三維坐標值。
7.根據權利要求6所述的三維掃描方法，其特征在于，所述激光線發射單元向所述被測物體發射激光條紋，并使所述激光條紋在所述被測物體的待測面上沿同一直線方向均勻移動，具體為: 所述激光線發射單元向所述被測物體發射激光條紋，并使所述激光條紋在所述被測物體的待測面上沿水平方向均勻移動。
8.根據權利要求6所述的三維掃描方法，其特征在于，所述激光線發射單元向所述被測物體發射激光條紋，并使所述激光條紋在所述被測物體的待測面上沿同一直線方向均勻移動，具體為: 所述激光線發射單元向所述被測物體發射激光條紋，并使所述激光條紋在所述被測物體的待測面上沿垂直方向均勻移動。
9.根據權利要求6至8任一項所述的三維掃描方法，其特征在于， 所述處理單元根據相機標定方法對所述第一攝像頭和所述第二攝像頭進行標定，獲取外極線約束條件，具體為: 所述處理單元根據TSAI標定方法對所述第一攝像頭和所述第二攝像頭進行標定，獲取外極線約束條件。
10.根據權利要求6至8任一項所述的三維掃描方法，其特征在于，所述根據所述點i在所述第一幀視頻圖像的位置和所述點i在所述第二幀視頻圖像上的位置，計算所述點i的三維坐標值，具體為:根據所述點i在所述第一幀視頻圖像的位置和所述點i在所述第二幀視頻圖像上的位置，通過三角測量方法計算所述點i的三維坐標值。
【文檔編號】G01B11/24GK103983207SQ201410242040
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】宋展, 聶磊 申請人:深圳先進技術研究院