[發明專利]基于結構光的三維掃描方法及其裝置與系統

有效

• 申請號: 201610943774.7
• 申請日: 2016-11-02
• 公開（公告）號: CN108007386B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 陳星宏;周詹閔
• 申請（專利權）人: 光寶電子(廣州)有限公司;光寶科技股份有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 馬雯雯;臧建明

本發明涉及一種基于結構光的三維掃描方法及其裝置與系統，此方法包括下列步驟。利用投影機依序投射具有多個掃描圖樣的結構光于受測物體，以掃描受測物體。當各掃描圖樣的結構光分別投射于受測物體時，利用至少一圖像獲取裝置獲取受測物體的多個圖像，以產生包括上述多個圖像的圖像組合，并且利用角度檢測器量測三維掃描系統的傾斜角度，以產生對應于各圖像的多個角度量測值。根據上述多個角度量測值，判斷上述圖像組合的角度變化是否過大。若是，將旗標標示于上述圖像組合。當上述圖像組合不具有旗標時，根據上述圖像組合，產生受測物體的立體信息。本發明可以低成本的方式有效地提升立體掃描的精確度。

技術領域

本發明涉及一種三維掃描方法及其裝置與系統，且尤其涉及一種基于結構光的三維掃描方法及其裝置與系統。

背景技術

在計算機圖形學的領域中，針對物體外觀輪廓的幾何量測技術在現今的應用上，舉凡工業設計、逆向工程、制造零件檢測、數字文物典藏、文物遺跡考古等均有三維取像與數據分析的需求。

以現有基于時間編碼的結構光(time-coded structured light)而言，其可提供相當精細的立體掃描結果。此種掃描方式是利用不同相位移以及空間頻率的結構光投射到物體表面，再利用圖像獲取裝置獲取因物體表面輪廓而造成變形的結構光的多張圖像，以通過圖像分析得到物體的完整表面信息。然而，使用者在利用圖像獲取裝置獲取圖像時，無可避免地會有手震的情況發生，而造成后續圖像分析上的錯誤以及破碎且不連續的立體信息。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種基于結構光的三維掃描方法及其裝置與系統，其可以低成本的方式有效地提升立體掃描的精確度。

在本發明的一實施例中，前述基于結構光的三維掃描方法適用于具有投影機、至少一個圖像獲取裝置以及角度檢測器的三維掃描系統，其中投影機、圖像獲取裝置以及角度檢測器設置于同一承載臺，而此方法包括下列步驟。利用投影機分別依序投射具有多個掃描圖樣的結構光于受測物體，以針對受測物體進行掃描。當各個掃描圖樣的結構光分別投射于受測物體時，利用圖像獲取裝置獲取受測物體的對應于各所述多個掃描圖樣的多個圖像，以產生包括所有所述多個圖像的圖像組合，并且利用角度檢測器量測三維掃描系統的傾斜角度，以產生對應于各張圖像的多個角度量測值。根據上述圖像組合之中的多個圖像的多個角度量測值，判斷上述圖像組合的角度變化是否過大。若是，將旗標標示于上述圖像組合。之后，當上述圖像組合不具有旗標時，根據上述圖像組合，產生受測物體的立體信息。

在本發明的一實施例中，前述基于結構光的三維掃描裝置包括投影機、至少一個圖像獲取裝置、角度檢測器以及處理器，其中處理器耦接投影機、圖像獲取裝置以及角度檢測器，并且投影機、圖像獲取裝置以及角度檢測器設置于同一承載臺。投影機用以分別依序投射具有多個掃描圖樣的結構光于受測物體，以對受測物體進行掃描。當各個掃描圖樣的結構光分別投射于受測物體，圖像獲取裝置用以獲取受測物體的對應于各所述多個掃描圖樣的多個圖像，以產生包括所有所述多個圖像的圖像組合。角度檢測器用以量測三維掃描系統的傾斜角度，以產生對應于各個圖像的多個角度量測值。處理器用以根據上述圖像組合之中的多個圖像的多個角度量測值，判斷上述圖像組合的角度變化是否過大。若是，則將旗標標示于上述圖像組合。

在本發明的一實施例中，前述基于結構光的三維掃描系統包括掃描裝置以及處理裝置，其中掃描裝置包括設置于同一承載臺的投影機、至少一個圖像獲取裝置以及角度檢測器，并且處理裝置連接于掃描裝置。投影機用以分別依序投射具有多個掃描圖樣的結構光于受測物體，以對受測物體進行掃描。當各個掃描圖樣的結構光分別投射于受測物體時，圖像獲取裝置用以獲取受測物體的對應于各所述多個掃描圖樣的多個圖像，以產生包括所有所述多個圖像的圖像組合。角度檢測器用以量測三維掃描系統的傾斜角度，以產生對應于各個圖像的多個角度量測值。處理裝置用以根據各個圖像組合之中的多個圖像的多個角度量測值，判斷上述圖像組合的角度變化是否過大。若是，則將旗標標示于上述圖像組合，當上述圖像組合不具有旗標時，再根據上述圖像組合，產生受測物體的立體信息。