[發明專利]一種環形掃描形貌三維重建方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201911337415.7
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111161404B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 王國平;劉迎賓;郭彥彬;葉韶華
• 申請（專利權）人: 華中科技大學鄂州工業技術研究院;華中科技大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T3/40;G06T7/80
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 江慧

1.一種環形掃描形貌三維重建方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取從當前高度上環繞待測物體的不同角度處采集的圖像，得到一組全方位的圖像組；

S2、通過匹配當前圖像組中相鄰圖像之間的相同特征點求取外參坐標，根據外參坐標對標定的外參模型進行更新；

S3、利用當前外參模型對所述圖像組進行點云拼接，得到點云數據組；

S4、將當前高度的點云數據組與上一高度的點云數據組進行拼接；

S5、判斷待測物體是否掃描完成，如果是，則輸出拼接完的點云數據得到三維模型，否則移動至下一高度進行圖像采集，并重復步驟S1至S5。

2.根據權利要求1所述的環形掃描形貌三維重建方法，其特征在于，所述圖像為深度圖像，所述深度圖像包括RGB色彩信息和深度信息。

3.根據權利要求1所述的環形掃描形貌三維重建方法，其特征在于，所述獲取從當前高度上環繞待測物體的不同角度處采集的圖像，包括：

控制各相機相互通信，使得各相機在同一時刻從不同角度處同步采集圖像。

4.根據權利要求1所述的環形掃描形貌三維重建方法，其特征在于，所述通過匹配當前圖像組中相鄰圖像之間的相同特征點求取外參坐標，根據外參坐標對標定的外參模型進行更新，包括：

評估上一高度處的圖像組與當前圖像組之間的相關度；

判斷所述相關度是否高于設定閾值，如果高于，則不進行外參模型的更新，如果不高于，則對外參模型進行更新。

5.根據權利要求4所述的環形掃描形貌三維重建方法，其特征在于，所述評估上一高度處的圖像組與當前圖像組之間的相關度，包括：

根據上一高度處的圖像組中點云坐標與當前圖像組中點云坐標計算實際位移值，以所述實際位移值作為所述相關度。

6.根據權利要求1所述的環形掃描形貌三維重建方法，其特征在于，所述利用當前外參模型對所述圖像組進行點云拼接，得到點云數據組，包括：

根據所述外參模型將圖像的像素坐標系轉換為世界坐標系；

在所述世界坐標系內分別根據每一所述圖像構建單幅圖像的點云數據；

拼接多幅所述圖像的點云數據得到點云數據組。

7.根據權利要求1所述的環形掃描形貌三維重建方法，其特征在于，所述將當前高度的點云數據組與上一高度的點云數據組進行拼接，包括：

當前高度的圖像采集成功后檢測實際采集高度，根據預設的采集間距計算預設采集高度；

判斷所述實際采集高度與預設采集高度的差值是否大于設定閾值，如果大于，則采用實際采集高度對采集間距進行校準，然后根據校準后的采集間距進行點云數據組的拼接，否則直接根據預設的采集間距進行點云數據組的拼接。

8.根據權利要求1所述的環形掃描形貌三維重建方法，其特征在于，所述移動至下一高度進行圖像采集，包括：

根據設定的采集間距設置相機的運動速率與采集頻率之間的關系模型；

根據所述關系模型設置運動速率值以及采集頻率值；

控制相機從當前高度開始以所述運動速率值移動至下一高度，并以所述采集頻率值進行圖像采集，實現等間距圖像采集。

9.一種環形掃描形貌三維重建裝置，其特征在于，包括處理器以及存儲器，所述存儲器上存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執行時，實現如權利要求1-8任一所述的環形掃描形貌三維重建方法。

10.一種環形掃描形貌三維重建系統，其特征在于，包括如權利要求8所述的環形掃描形貌三維重建裝置，還包括多個相機以及運動控制裝置，各所述相機呈環形布置，所述運動控制裝置包括絲杠、立柱、圓環、伺服電機以及運動控制卡；

所述絲杠可轉動的連接于所述立柱上，所述圓環通過連接件連接于所述絲杠上，多個所述相機在所述圓環上均勻布置，所述伺服電機與所述絲杠傳動連接，所述伺服電機與所述運動控制卡電連接，各所述相機以及所述運動控制卡分別與所述環形掃描形貌三維重建裝置電連接。