一种三维空间数据信息采集处理系统及误差补偿方法

技术领域

本发明涉及三维空间数据信息采集领域，更具体地说，涉及一种三维空间数据信息采集处理系统及误差补偿方法。

背景技术

目前国内所使用的三维测量设备主要基于非接触式三维测量。非接触式三维测量技术一般通过利用磁学、光学、声学等学科中的物理量测量物体表面点坐标位置。核磁共振法、工业计算机断层扫描法、超声波数字化法等非光学的非接触式三维测量方法也都可以测量物体的内部及外部结构的表面信息，且不需要破坏被测物体，但是这种测量方法的精度不高。

传统的三维空间数据信息采集方法之所以需要在静态环境下工作，是因为三维测量精度与标定值密切相关，一旦产生运动，先前的标定结果失去参考意义，其按照标定结果的解算值也无法达到预期精度，为了使面结构光三维测量方法可以动态应用，需要研究实时动态标定方法和对应的误差补偿算法，从而使动态测量结果与静态测量的误差处于同一数量级。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种三维空间数据信息采集处理系统及误差补偿方法，以解决在动态测量时误差较大，补偿方式收益低微的问题。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种三维空间数据信息采集处理系统，包括中央处理器、数据接收模块、数据预处理模块、成像模块、传感器、激光测距模块、可调光栅模块、存储模块与矫正录入模块；

所述中央处理器用于处理图像信息与测量数据，同时调节控制可调光栅模块；

所述数据接收模块用于接收传递图像信息与测量数据；

所述数据预处理模块针对图像信息与测量数据进行缓存与预处理工作，对数据进行梳理；

所述成像模块针对待测物进行拍摄，采集图像信息；

所述传感器用于获取投影了正弦条纹的待测物体测量数据；

所述激光测距模块用于实时测量高精度测量与待测物的平面距离，方便定标与参数记录；

所述可调光栅模块用于改变自身相位，以此来降低外部因素造成的误差；

所述存储模块用于存储图像信息与测量数据，且保存录入的动态测量时所需设置改变的设备参数；

所述矫正录入模块用于提取存储模块内保存的设备参数，并通过中央处理器控制修改数据参数，以此测量不同参数下与静态测量状态下的误差。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述数据接收模块包含有图像接收控制模块与通信控制模块，所述图像接收控制模块与通信控制模块分别用于接收图像信息与测量数据。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述数据预处理模块包含有数据缓存模块、图像预处理模块、信号整合模块与SRIO通信与数据缓存模块，所述数据缓存模块用于缓存图像信息与测量数据，所述图像预处理模块用于提出数据缓存模块内数据，对图像信息进行预处理，信号整合模块用于针对测量数据进行滤噪，提高测量精度，所述SRIO通信与数据缓存模块用于将图像信息与测量数据传输给中央处理器并进行缓存。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述传感器采用多个线阵大视场成像模块拼接组成。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述存储模块包含有测量数据存储单元与测量参数存储单元，所述测量数据存储单元用于保存测量时所得的图像信息与测量数据，所述测量参数存储单元用于保存录入的动态测量时所需设置改变的设备参数。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述中央处理器电性连接有一个综合插口，所述综合插口用于数据下载和信息交互以及供电。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述中央处理器电性连接有显示器，所述显示器用于显示待测物的图像、测量数据与设备参数。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述中央处理器电性连接有对比模块，所述对比模块用于对比静态测量数据与动态测量数据。

一种三维空间数据信息采集的误差补偿方法，包括以下步骤：

S1、将成像模块与传感器对准待测物进行静态测量，取的静态测量数据；

S2、录入动态测量时的各设备所需调节的参数，并保存到存储模块的内部，启动三维空间信息采集装置，进行测量；

S3、矫正录入模块提取存储模块内部保存的参数录入到中央处理器，通过中央处理器控制各设备进行变化，成像模块与传感器拍摄测量待测物获得动态测量数据；

S4、通过数据接收模块、数据预处理模块传输预处理图像信息与测量数据，提高数据质量，增加测量精度，然后传输至中央处理器；

S5、通过中央处理器接收整理图像信息与测量数据，并保存至存储模块的内部，同时利用对比模块对比，从而挑选出与静态测量时相近的动态测量数据。

S6、根据最终符合要求的动态测量数据，查看其测量时所使用的设备参数，来确定最终符合误差补偿的设备的参数。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案，提前对待测物进行测量获得静态测量数据，使用者将准备的动态测量时各设备状态参数录入到存储模块，在进行动态测量时，能够提取不同参数进行调整各设备的状态进行多次多参数测量，获得多个动态测量数据，对比静态与动态测量的数据，挑选误差最小的数据，获得能够最有效的误差补偿参数，能够减少三维空间数据采集动态测量的误差，使其处于预期范围内，为动态测量的推广做出铺垫。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明存储模块的原理示意图。

图中标号说明：

1、中央处理器；2、数据接收模块；21、图像接收控制模块；22、通信控制模块；3、矫正录入模块；4、数据预处理模块；41、数据缓存模块；42、图像预处理模块；43、信号整合模块；44、SRIO通信与数据缓存模块；5、成像模块；6、传感器；7、激光测距模块；8、可调光栅模块；9、存储模块；91、测量数据存储单元；92、测量参数存储单元；10、综合插口；11、显示器；12、对比模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；

请参阅图1与图2，本发明中，一种三维空间数据信息采集处理系统，包括中央处理器1、数据接收模块2、数据预处理模块4、成像模块5、传感器6、激光测距模块7、可调光栅模块8、存储模块9与矫正录入模块3；

中央处理器1用于处理图像信息与测量数据，同时调节控制可调光栅模块8；

数据接收模块2用于接收传递图像信息与测量数据；

数据预处理模块4针对图像信息与测量数据进行缓存与预处理工作，对数据进行梳理；

成像模块5针对待测物进行拍摄，采集图像信息；

传感器6用于获取投影了正弦条纹的待测物体测量数据；

激光测距模块7用于实时测量高精度测量与待测物的平面距离，方便定标与参数记录；

可调光栅模块8用于改变自身相位，以此来降低外部因素造成的误差；

存储模块9用于存储图像信息与测量数据，且保存录入的动态测量时所需设置改变的设备参数；

矫正录入模块3用于提取存储模块9内保存的设备参数，并通过中央处理器1控制修改数据参数，以此测量不同参数下与静态测量状态下的误差。

本发明中，提前对待测物进行测量获得静态测量数据，使用者将准备的动态测量时各设备状态参数录入到存储模块9，在进行动态测量时，能够提取不同参数进行调整各设备的状态进行多次多参数测量，获得多个动态测量数据，对比静态与动态测量的数据，挑选误差最小的数据，获得能够最有效的误差补偿参数，能够减少三维空间数据采集动态测量的误差，使其处于预期范围内，为动态测量的推广做出铺垫。

请参阅图1，其中：数据接收模块2包含有图像接收控制模块21与通信控制模块22，图像接收控制模块21与通信控制模块22分别用于接收图像信息与测量数据。

本发明中，通过图像接收控制模块21与通信控制模块22分类接收图像信息与测量数据，能够区分两者的数据流，方便进行梳理与预处理，提高测量精度。

请参阅图1，其中：数据预处理模块4包含有数据缓存模块41、图像预处理模块42、信号整合模块43与SRIO通信与数据缓存模块44，数据缓存模块41用于缓存图像信息与测量数据，图像预处理模块42用于提出数据缓存模块41内数据，对图像信息进行预处理，信号整合模块43用于针对测量数据进行滤噪，提高测量精度，SRIO通信与数据缓存模块44用于将图像信息与测量数据传输给中央处理器1并进行缓存。

本发明中，通过图像预处理模块42对图像数据进行预处理，并通过数据缓存模块41缓存所需预处理的图像数据，方便图像预处理模块42的处理工作，通过信号整合模块43进行整理测量数据，并进行滤噪工作，降低白噪音对测量数据的影响，方便进行数据补偿，提高数据的精准性，而SRIO通信与数据缓存模块44祈祷缓冲传输工作。

请参阅图1，其中：传感器6采用多个线阵大视场成像模块拼接组成。

本发明中，线阵大视场成像模块的线扫描频率大于14kHz，成像效果等同于采用卷帘门曝光机制的面阵相机，但感光范围明显大于同等价格的面阵相机，多个线阵大视场传感器的拼接，其误差补偿难度小于使用多个面阵传感器。

请参阅图1与图2，其中：存储模块9包含有测量数据存储单元91与测量参数存储单元92，测量数据存储单元91用于保存测量时所得的图像信息与测量数据，测量参数存储单元92用于保存录入的动态测量时所需设置改变的设备参数。

本发明中，通过测量数据存储单元91与测量参数存储单元92分类存储数据，提高数据规整性，以便于使用者录入与提取数据，方便使用者的使用。

请参阅图1与图2，其中：中央处理器1电性连接有一个综合插口10，综合插口10用于数据下载和信息交互以及供电。

本发明中，通过综合插口10方便使用者对存储模块9的内部数据进行提取下载，也方便使用者将测试的设备参数进行录入，方便信息的交互，实用性强。

请参阅图1，其中：中央处理器1电性连接有显示器11，显示器11用于显示待测物的图像、测量数据与设备参数。

本发明中，方便在利用三维空间信息采集装置使用时查看待测物的对准情况图像，同时查看实时查看测量数据与正在使用的设备参数，更加便捷。

请参阅图1，其中：中央处理器1电性连接有对比模块12，对比模块12用于对比静态测量数据与动态测量数据。

本发明中，通过对比模块进行筛选动态测量数据，使得大量的动态测量数据以及设备参数被剔除，以减小工作人员的筛选难度与工作量，同时能够根据测量数据进行调整替换正在使用的设备参数进一步测量，效率更高。

请参阅图1～2，本发明中，一种三维空间数据信息采集的误差补偿方法，包括以下步骤：

S1、将成像模块5与传感器6对准待测物进行静态测量，取的静态测量数据；

S2、录入动态测量时的各设备所需调节的参数，并保存到存储模块9的内部，启动三维空间信息采集装置，进行测量；

S3、矫正录入模块3提取存储模块9内部保存的参数录入到中央处理器1，通过中央处理器1控制各设备进行变化，成像模块5与传感器6拍摄测量待测物获得动态测量数据；

S4、通过数据接收模块2、数据预处理模块4传输预处理图像信息与测量数据，提高数据质量，增加测量精度，然后传输至中央处理器1；

S5、通过中央处理器1接收整理图像信息与测量数据，并保存至存储模块9的内部，同时利用对比模块12对比，从而挑选出与静态测量时相近的动态测量数据。

S6、根据最终符合要求的动态测量数据，查看其测量时所使用的设备参数，来确定最终符合误差补偿的设备的参数。

提前对待测物进行测量获得静态测量数据，使用者将准备的动态测量时各设备状态参数录入到存储模块9，在进行动态测量时，能够提取不同参数进行调整各设备的状态进行多次多参数测量，获得多个动态测量数据，对比静态与动态测量的数据，挑选误差最小的数据，获得能够最有效的误差补偿参数，能够减少三维空间数据采集动态测量的误差，使其处于预期范围内，为动态测量的推广做出铺垫。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。