本发明涉及图像采集，尤其涉及一种基于位移成像和结构光融合的三维成像装置及方法。
背景技术：
1、视觉检测是指通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号，传送给图像处理系统进行目标特征的抽取，进而根据判别的结果实现现场控制的技术。
2、结构光和位移成像是常用的三维成像方法，结构光是由摄像头采集投影机投射的特定光信息到物体表面后及背景后，根据物体造成的光信号的变化来计算物体的位置和深度等信息，复原整个三维空间。但由于结构光依赖物体的反射光，通过条纹扭曲来获得高度信息，在对存在镜面的产品图像采集时，由于镜面反射的条纹太弱，获取难度大，计算效果较差，或镜面反射的亮度过强，产生过曝光，均无法获取准确相位。尽管位移成像不依赖物体的反射，但是位移成像依赖周围的像素计算聚焦系数，其受噪声和位移精度影响较大，绝对精度不如结构光。
3、基于上述技术问题，本申请提出一种基于位移成像和结构光融合的三维成像装置及方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于位移成像和结构光融合的三维成像装置及方法，以解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
2、一种基于位移成像和结构光融合的三维成像装置，包括工控机、控制机构、运动机构、投影仪、光源和相机，控制机构、运动机构、投影仪均与工控机电性连接，投影仪、相机均安装在运动机构上，运动机构上安装有光栅尺，光栅尺、光源、相机均与控制机构电性连接。
3、进一步地，控制机构包括供电模块、控制模块、光栅尺io模块和通讯模块，供电模块分别与控制模块、光栅尺io模块和通讯模块电性连接，光栅尺通过光栅尺io模块与控制模块电性连接，控制模块分别与通讯模块、相机、光源电性连接，通讯模块与工控机电性连接。
4、进一步地，控制模块包括控制单元、存储单元、相机触发单元和光源触发单元，控制单元分别与供电模块、存储单元、相机触发单元、光源触发单元电性连接，通讯模块与存储单元电性连接，光栅尺io模块与控制单元电性连接，相机与相机触发单元电性连接，光源与光源触发单元电性连接。
5、一种基于位移成像和结构光融合的三维成像方法，包括以下步骤：
6、步骤s1、通过结构光成像方法获取标定板的三维深度图像i，通过位移成像方法获取所述标定板的三维深度图像ii；
7、步骤s2、计算三维深度图像i与三维深度图像ii之间的变换矩阵；
8、步骤s3、通过结构光成像方法获取待测产品的三维深度图像iii，通过位移成像方法获取待测产品的三维深度图像iv；
9、步骤s4、利用步骤s2所得变换矩阵融合三维深度图像iii和三维深度图像iv。
10、进一步地，结构光成像方法包括：
11、步骤s01、通过投影仪向标定板投射光栅条纹，通过相机获取条纹图像；
12、步骤s02、同步移动投影仪和相机，并记录移动高度；
13、步骤s03、重复步骤s01、步骤s02，直至超出相机的量程外；
14、步骤s04、计算光栅条纹的相移值与移动高度的关系，保存为标定文件；
15、步骤s05、通过投影仪向标定板或待测产品投射光栅条纹，通过相机获取条纹图像，根据所述标定文件计算标定板的三维深度图像i或待测产品的三维深度图像iii。
16、进一步地，位移成像方法包括：
17、步骤s11、通过运动机构移动相机，获取不同高度的序列图像；
18、步骤s12、使用聚焦评价算法评估像素点在各个序列图像中的聚焦值；
19、步骤s13、根据所述聚焦值获取聚焦曲线，并利用所述聚焦曲线获取标定板的三维深度图像ii或待测产品的三维深度图像iv。
20、进一步地，步骤s2具体包括：
21、步骤s21、将三维深度图像i转换成点云p，将三维深度图像ii转换成点云q；
22、步骤s22、对于点云q中的每一个点qi，在点云p中找到与其距离最近的点pj；
23、步骤s23、通过最邻近点计算从点云q到点云p的变换矩阵，并计算平均距离；
24、步骤s24、将步骤s23中所得变换矩阵应用至点云q，重复步骤s22-步骤s24，直至平均距离小于设定阈值。
25、本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
26、通过变换矩阵将位移成像方法获取的产品镜面部分的高度信息与结构光成像方法获取的常规部分的高度信息融合，实现了对存在镜面的产品的三维成像，并且两种成像方法融合的平均距离小于1微米，保证了对存在镜面的产品三维成像的精度。
1.一种基于位移成像和结构光融合的三维成像装置，其特征在于，包括工控机、控制机构、运动机构、投影仪、光源和相机，所述控制机构、所述运动机构、所述投影仪均与所述工控机电性连接，所述投影仪、所述相机均安装在所述运动机构上，所述运动机构上安装有光栅尺，所述光栅尺、所述光源、所述相机均与所述控制机构电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于位移成像和结构光融合的三维成像装置，其特征在于，所述控制机构包括供电模块、控制模块、光栅尺io模块和通讯模块，所述供电模块分别与所述控制模块、所述光栅尺io模块和所述通讯模块电性连接，所述光栅尺通过所述光栅尺io模块与所述控制模块电性连接，所述控制模块分别与所述通讯模块、所述相机、所述光源电性连接，所述通讯模块与所述工控机电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于位移成像和结构光融合的三维成像装置，其特征在于，所述控制模块包括控制单元、存储单元、相机触发单元和光源触发单元，所述控制单元分别与所述供电模块、所述存储单元、所述相机触发单元、所述光源触发单元电性连接，所述通讯模块与所述存储单元电性连接，所述光栅尺io模块与所述控制单元电性连接，所述相机与所述相机触发单元电性连接，所述光源与所述光源触发单元电性连接。
4.一种基于位移成像和结构光融合的三维成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种基于位移成像和结构光融合的三维成像方法，其特征在于，所述结构光成像方法包括：
6.根据权利要求4所述的一种基于位移成像和结构光融合的三维成像方法，其特征在于，所述位移成像方法包括：
7.根据权利要求4所述的一种基于位移成像和结构光融合的三维成像方法，其特征在于，步骤s2具体包括：
