[發明專利]一種基于已知標記點的結構光三維掃描方法

有效

• 申請號: 201911152004.0
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110966932B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 鄭俊
• 申請（專利權）人: 杭州思看科技有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/25
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于已知標記點的結構光三維掃描方法，包括以下步驟：S1，標記點庫的建立，過程如下：不開投影器，預掃描標記點，然后將掃描得到的標記點自動添加到標記點庫；S2，物體掃描和標記點匹配，過程如下：S21，投影器投影結構光，攝像頭捕捉獲得物體當前幀三維輪廓點云數據；S22，識別當前幀視野中的標記點，與S1中得到的標記點庫進行匹配；上述步驟匹配成功，則根據匹配結果得到當前幀到世界坐標系的轉換關系，完成其三維點云拼接。本發明精確并靈活地進行掃描儀定位和三維點云數據拼接。

技術領域

本發明屬于三維掃描儀技術領域，特別涉及一種基于已知標記點的結構光三維掃描方法。

背景技術

結構光三維掃描儀是一種利用投射結構光方法獲取被測量物體三維信息的設備，目前廣泛應用于工業產品檢測、逆向設置、仿真、定位等領域。

在三維掃描過程中，為了得到被掃描物體的全方位三維數據，需要在被測量物體表面或者物體周圍粘貼標記點，用于進行掃描儀定位和三維點云數據拼接。

現有技術中，運用標記點進行三維數據拼接的方法是，在掃描過程中同時獲得標記點和被測物體三維輪廓點云，通過兩個掃描幀之間的公共標記點，得到兩次掃描拼合后的標記點集，并用同樣的方式與下一幀掃描進行拼合，不斷累積得到標記點庫，從而對同時得到的三維點云進行拼接(如專利：200680014069.3)。這種拼接方法使用靈活，但定位精度較低，且隨著掃描的不斷推進容易出現累積誤差，而且同時投射結構光掃描被測物體輪廓和標記點，當光條和標記點重合時二者容易交互影響，進一步降低掃描和定位精度。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于已知標記點的結構光三維掃描方法，對基于標記點拼接的三維掃描技術進行優化，精確并靈活地進行掃描儀定位和三維點云數據拼接。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于已知標記點的結構光三維掃描方法，包括以下步驟：

S1，標記點庫的建立，過程如下：

不開投影器，預掃描標記點，然后將掃描得到的標記點自動添加到標記點庫；

S2，物體掃描和標記點匹配，過程如下：

S21，投影器投影結構光，攝像頭捕捉獲得物體當前幀三維輪廓點云數據；

S22，識別當前幀視野中的標記點，與S1中得到的標記點庫進行匹配；

上述步驟匹配成功，則根據匹配結果得到當前幀到世界坐標系的轉換關系，完成其三維點云拼接。

進一步，所述步驟S1中，改變測量設備或被測物體的位置，得到兩次不同角度的標記點數據，當兩次測量拍攝到的公共標記點數至少為三個時，即可通過公共標記點的拓撲結構，將兩幀的標記點拼接到同一坐標系下；重復以上操作，即可將多次拍攝到的標記點數據統一到同一世界坐標系下，建立標記點庫。

再進一步，所述步驟S1中，預掃描通過多種雙目視覺方法或攝影測量方法實現。

優選的，所述結構光為單條或多條激光。

所述標記點是編碼標記點或非編碼標記點。

所述步驟S1中，預掃描采用較長波段光，所述步驟S2中的物體掃描采用較短波段光。

所述步驟S1中，還包括：對掃描得到的標記點進行全局優化。

所述全局優化方法為：預掃描包括獲取被掃描標記點在不同視角下的標記點數據，并在各視角進行數據重建和數據結構轉換，再對轉換后的標記點重建數據進行全局優化，最后得到的每個視角下標記點的全局最優解。

所述步驟S1中，采用光束平差方法對得到的標記點進行全局優化，實現能量函數最小化。