[發明專利]三維掃描系統中激光器功率的控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201711057879.3
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107819268B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 呂源治;賈平;張洪宇;沙歐
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01S5/02
• 分類號: H01S5/02;G06T7/11;G06T7/60
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 古利蘭;王寶筠

本發明提供了一種三維掃描系統中激光器功率的控制方法，包括：采集激光器投射到被掃描物體上的反射光生成被掃描物體的圖像，激光器為能夠投射出至少一條一字激光線的激光器；基于被掃描物體的圖像調節激光器的功率，直至激光器的功率滿足預設條件。本發明能夠有效的將激光器的功率調節到合理的范圍，進而有效提高了三維掃描系統對掃描環境的適應能力。本發明還公開了一種三維掃描系統中激光器功率的控制裝置。

技術領域

本發明涉及逆向工程技術領域，尤其涉及一種三維掃描系統中激光器功率的控制方法及裝置。

背景技術

長久以來，對真實物體幾何尺寸的精確測量主要采用游標卡尺、千分尺、角度尺等測量工具的接觸式人工測量方式，這種測量方式無法測量形狀不規則的物體表面且對于文物古跡等要求非接觸的測量對象也存在技術瓶頸。隨著相關學科的發展以及新技術新需求的驅動，三維掃描技術應運而生，該技術能夠在不接觸被測物體的情況下，根據采集到的物體表面信息計算出點云的空間分布，通過一系列的曲面重構方法在計算機中將點云數據整合成被測物體的三角網格模型，該項技術被廣泛應用于工業設計領域的輔助制造與檢驗、醫療領域的手術定位與康復、游戲娛樂領域的實景建模與仿真以及考古領域的遺址保護與復原等。

三維掃描系統主要包括數據采集與模型重構兩部分，在數據采集過程中，三維掃描儀由能夠投射出一條或多條一字激光線的激光器和雙目相機組成，當被掃描對象將照射光線反射進互成一定夾角的雙目相機中時，便得到了被掃描對象的一組立體圖像對，隨著三維掃描儀位置的不斷變化，立體圖像對的數量不斷增多，這些立體圖像對分別記錄了被掃描對象不同位置、不同角度的圖像信息。在模型重構過程中，首先，根據三角測量原理，按照立體圖像對獲取的先后順序，計算出每組立體圖像對中記錄的被掃描對象表面的點云數據，并將所有點云數據統一到相同的坐標系中；然后，將獲取的點云數據編織成三角網格并生成三維曲面模型。為了使掃描過程能夠實時看到模型重構效果，模型重構與數據采集需同步進行。

根據三角測量原理，被掃描物體表面點云數據由立體圖像對中激光線中心的位置計算得到，圖像中激光線中心的提取精度越高，計算得到的點云數據越準確，當激光器功率在合理區間時采集到的圖像中激光線中心的亮度最高，沿中心向兩側邊緣亮度逐漸降低，且激光線中心的高亮度區域寬度很窄，這種成像特點非常利于提取精確的激光線中心位置；當激光器功率過低時，由于激光線的光強低于探測器的靈敏度，采集到的圖像中激光線的成像區域與其它區域無明顯區別，因此，無法準確提取激光線中心的位置；當激光器功率過高時，由于激光線的光強過高使探測器達到飽和狀態，采集到的圖像中激光線的成像區域雖然明顯區分于其它區域，但是高亮度區域過寬，因此仍無法準確提取激光線中心的位置。由于不同表面顏色和粗糙度的物體對激光線的反射能力各不相同，因此，必須將激光器功率調節到合理范圍內才能準確提取激光線中心的位置。由此可以看出，如何將激光器的功率調節到合理的范圍是一項亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種三維掃描系統中激光器功率的控制方法，能夠有效的將激光器的功率調節到合理的范圍，進而有效提高了三維掃描系統對掃描環境的適應能力。

本發明提供了一種三維掃描系統中激光器功率的控制方法，包括：

采集所述激光器投射到被掃描物體上的反射光生成所述被掃描物體的圖像，所述激光器為能夠投射出至少一條一字激光線的激光器；

基于所述被掃描物體的圖像調節所述激光器的功率，直至所述激光器的功率滿足預設條件。

優選地，所述基于所述被掃描物體的圖像調節所述激光器的功率，直至所述激光器的功率滿足預設條件包括：

基于所述被掃描物體的圖像灰度閾值對所述圖像進行二值化和連通域識別；

計算所述圖像中激光線的有效識別率和飽和率；

基于所述有效識別率和飽和率調節所述激光器的功率，直至所述激光器的功率滿足預設條件。