[發(fā)明專利]三維掃描儀及其三維模型重構(gòu)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810101400.6
• 申請日: 2008-03-06
• 公開（公告）號: CN101236660A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張利群;劉俊
• 申請（專利權(quán)）人: 張利群;劉俊
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T17/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 黃家俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于三維掃描領(lǐng)域中以采用光學(xué)方法為特征的計量設(shè)備及其計量方法。

本發(fā)明主要涉及到利用物理光路生成光學(xué)圖案，在對光學(xué)采集設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定后，利用光學(xué)采集設(shè)備采集圖像，對采集到的圖像進(jìn)行圖像處理并計算出被測件位置，對多次計算結(jié)果進(jìn)行拼接等技術(shù)。能在工業(yè)、醫(yī)療服務(wù)業(yè)及文化產(chǎn)業(yè)上均能得到較有效的運(yùn)用。

背景技術(shù)

三維掃描技術(shù)在工業(yè)、醫(yī)療服務(wù)業(yè)及文化產(chǎn)業(yè)上均有較廣泛的應(yīng)用，在工業(yè)上利用于逆向工程計算，以及對體積較大、剛性較弱、形狀較復(fù)雜的工件進(jìn)行結(jié)構(gòu)及外形測量，在整形醫(yī)療服務(wù)業(yè)可用于創(chuàng)面分析、陰陽模設(shè)計，另外在三維動畫設(shè)計上也能用到三維掃描技術(shù)。

對于傳統(tǒng)的三維掃描設(shè)備多為接觸式掃描器、激光掃描儀，掃描速度慢，操作復(fù)雜，對于被測件以及工作條件都有較嚴(yán)格的要求，在很多需要三維掃描技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域均不適用。最近發(fā)展起來的光柵式三維掃描技術(shù)尚處起步階段，多項技術(shù)均有待完善。與傳統(tǒng)設(shè)備不一樣的是，光柵式三維掃描設(shè)備在每次數(shù)據(jù)采集后都將產(chǎn)生相對獨(dú)立的海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，因此對多次采集所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接和融合的技術(shù)就顯示尤于重要了。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計了一種光柵掃描設(shè)備，并提出了一種利用此設(shè)備多次采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接的方法。

1.光柵式三維掃描儀

一種三維掃描儀(如圖2)，其特征是由光柵生成設(shè)備③，圖像采集設(shè)備①②，標(biāo)定塊④，計算機(jī)通訊板卡⑤及外圍機(jī)械支撐設(shè)施構(gòu)成，光柵生成設(shè)備③與計算機(jī)通訊板卡⑤連接，圖像采集設(shè)備與計算機(jī)通訊板卡⑤連接，其數(shù)目可為一到八個，具體數(shù)目由系統(tǒng)精度要求以及被測物體大小規(guī)格而定，標(biāo)定塊④(如圖3)是一個尺寸經(jīng)過嚴(yán)格控制的印有精確圖案的標(biāo)準(zhǔn)量塊，計算機(jī)通訊板卡⑤是計算機(jī)控制圖像采集設(shè)備的中介設(shè)備，可以是1394接口卡或USB接口卡，外圍支撐設(shè)施可以是三腳機(jī)架、三坐標(biāo)機(jī)床。

2.三維模型重構(gòu)方法，其特征由以下步驟組成：

(1)首先對圖像采集設(shè)備進(jìn)行定標(biāo)；

(2)采集被測件在不同結(jié)構(gòu)光圖案照射下所反射產(chǎn)生的圖像，并由此計算出被測件上的反射點(diǎn)位置(點(diǎn)云)及貼于被測件上標(biāo)志點(diǎn)的位置；

(3)點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接算法

第一步：在被測件上固定若干易于利用圖像處理技術(shù)進(jìn)行識別的標(biāo)志點(diǎn)后，開始投射光柵并進(jìn)行圖像采集，每次圖像采集都需保證能拍攝到多于三個以上的標(biāo)志點(diǎn)，并保證所采集到的標(biāo)志點(diǎn)圖像具有足夠的信息量；