[發明專利]一種適用于復雜物體表面的快速三維掃描方法及系統

有效

• 申請號: 201711250870.4
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN107869968B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 方文票;吳正強
• 申請（專利權）人: 杭州測度科技有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 杭州裕陽聯合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 姚宇吉

1.一種適用于復雜物體表面的快速三維掃描方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據被測物體表面的顏色信息，分別設置多個相機的曝光時間、增益或者光圈；

控制投影儀向被測物體投出橫豎條紋；

利用多個相機同時獲取被測物體表面的投影圖像，生成相位圖；

以投影儀為基準，在相位圖中查找對應點，進行三維重建。

2.根據權利要求1的適用于復雜物體表面的快速三維掃描方法，其特征在于，利用多個相機同時獲取被測物體表面的投影圖像，生成相位圖，包括以下步驟：

控制多個相機同時曝光，獲取被測物體表面的投影圖像；

對于多個相機獲取的投影圖像上的每個像素點，求取該點在豎直方向的相位和該點在投影儀上的極線；

利用極線和豎直相位將水平折疊相位展開，得到水平方向的相位圖。

3.根據權利要求2的適用于復雜物體表面的快速三維掃描方法，其特征在于，利用極線和豎直相位將水平折疊相位展開，得到水平方向的相位圖，包括以下步驟：

計算該點在豎直方向的相位和該點在投影儀上的極線之間的交點；

根據生成的橫豎條紋的周期，得到該點的周期序號；

根據以下公式計算該點的展開相位

其中，k為該點的周期序列，為該點的水平折疊相位。

4.根據權利要求1至3任一項所述的適用于復雜物體表面的快速三維掃描方法，其特征在于，以投影儀為基準，在相位圖中查找對應點，進行三維重建，包括以下步驟：

根據預設的三維點采樣分辨率，獲取投影儀上每個采樣點對應的相位值；

根據投影儀上每個采樣點對應的相位值，在各個相機上尋找對應點；

若在兩個以上的相機上找到對應點，則選擇其中兩個相機上的對應點進行三維重建；

若只在單個相機上找到對應點，則采用該相機和投影儀上的對應點進行三維重建。

5.根據權利要求4所述的適用于復雜物體表面的快速三維掃描方法，其特征在于，在根據預設的三維點采樣分辨率，獲取投影儀上每個點對應的相位值之前，還包括以下步驟：

標定系統，獲得投影儀以及所有的相機的標定參數。

6.一種適用于復雜物體表面的快速三維掃描系統，其特征在于，包括設置模塊、投影模塊、圖像獲取模塊以及重建模塊；

設置模塊，用于根據被測物體表面的顏色信息，分別設置多個相機的曝光時間、增益或者光圈；

投影模塊，用于控制投影儀向被測物體投出橫豎條紋；

圖像獲取模塊，用于利用多個相機同時獲取被測物體表面的投影圖像，生成相位圖；

重建模塊，用于以投影儀為基準，在相位圖中查找對應點，進行三維重建。

7.根據權利要求6所述的適用于復雜物體表面的快速三維掃描系統，其特征在于，圖像獲取模塊包括投影圖像獲取單元、計算單元以及相位展開單元；

投影圖像獲取單元，用于控制多個相機同時曝光，獲取被測物體表面的投影圖像；

計算單元，用于對于多個相機獲取的投影圖像上的每個像素點，求取該點在豎直方向的相位和該點在投影儀上的極線；

相位展開單元，用于利用極線和豎直相位將水平折疊相位展開，得到水平方向的相位圖。

8.根據權利要求7所述的適用于復雜物體表面的快速三維掃描系統，其特征在于，相位展開單元包括第一計算子單元、周期獲取子單元以及第二計算子單元；

第一計算子單元，用于計算該點在豎直方向的相位和該點在投影儀上的極線之間的交點；

周期獲取子單元，用于根據生成的橫豎條紋的周期，得到該點的周期序號；

第二計算子單元，用于根據以下公式計算該點的展開相位

其中，k為該點的周期序列，為該點的水平折疊相位。