[發明專利]一種全場景三維光學掃描系統及優化方法

在審

• 申請號: 202010080196.5
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111273439A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 田宜彬;周紅亮;陳偉;徐瑞鑫
• 申請（專利權）人: 光淪科技（杭州）有限公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G01B11/24
• 代理公司: 深圳市深佳知識產權代理事務所(普通合伙) 44285
• 代理人: 王兆林

本發明實施例提供了一種全場景三維光學掃描系統及其優化方法，包括采集裝置、透明平板、支架和控制系統，待掃描的目標物體置于所述透明平板上，通過所述控制系統控制所述采集裝置對透明平板上的目標物體進行掃描，至少兩個所述采集裝置分別安裝在透明平板的側上方和側下方，分別采集目標物體的圖像，所述透明平板側上方的采集裝置不受透明平板引起的光學折射的影響，結合透明平板側下方的采集裝置對目標物體進行掃描，獲取受透明平板引起的光學折射的圖像，能夠獲取目標物體完整的三維數據，而且無需進行特定的標記或者手動選擇特征進行多次掃描的圖像進行拼接，直接獲取全場景全視場的三維數據。

技術領域

本發明涉及光學三維掃描系統的技術領域，具體涉及一種全場景三維光學掃描系統及優化方法。

背景技術

表面三維掃描系統(Surface 3D scanner)，為了簡單起見以下稱為三維掃描系統或三維掃描系統，用來檢測和分析目標物體的外部形狀(幾何構造)并進行三維重建，在有的情況下同時獲取物體表面紋理和顏色等信息。三維掃描系統在工業設計和逆向工程、缺陷檢測、機器人導引、數字文物典藏、醫療診斷、動畫和游戲創作等領域有廣泛應用。常見的自動三維掃描系統多采用三維相機和旋轉臺結合的模式。掃描時，計算機控制旋轉臺以一定的速度帶動放置于其上的物體轉動，與此同時控制三維相機采集圖像并進行處理得到物體表面的三維信息(深度或點云數據)和/或紋理信息實現對目標物體進行三維重建。也有的自動三維掃描系統用機器手取代人手(即機器人取代人)來實現圍繞目標物體移動來采集圖像并進行相應處理。

傳統的轉臺式三維掃描系統得益于其獨特的結構，在設備運行時鏡頭與目標物體的距離變化較小、目標物體圖像采集的角度穩定、圖像背景噪聲小，從而使得處理后的三維數據精度很高。然而這類掃描系統并不能實現真正意義上的全自動掃描模式，因為在獲取物體完整三維數據的過程中需要人為地調整物體擺放的位置，否則無法獲取目標物體置于轉臺上被遮擋的表面的圖像，這就增加了三維掃描的時間和人力成本；此外，在掃描過程中目標物體位置的人為改變有時會導致無法實現兩次或多次掃描結果的自動拼接，需要使用特定的標記或手動選擇特征點協助多次掃描的模型和圖像的拼接。

發明內容

本發明實施例公開了一種全場景三維光學掃描系統及優化方法，解決了在獲取物體完整三維數據的過程中需要人為地調整物體擺放的位置和需要使用特定的標記或手動選擇特征點協助多次掃描的圖像進行拼接的技術問題。

本發明實施例提供了一種全場景三維光學掃描系統，

包括采集裝置、透明平板、支架和控制系統，所述透明平板置于所述支架內，所述采集裝置與所述控制系統電連接，所述采集裝置安裝在所述支架上，所述透明平板的側下方和側上方分別安裝有至少一個采集裝置。

其中，所述支架包括安裝支架和旋轉支架，所述透明平板置于所述旋轉支架內，所述旋轉支架可相對于安裝支架轉動，使得所述采集裝置與所述透明平板相對轉動。

其中，所述全場景三維光學掃描系統還包括旋轉馬達，所述旋轉馬達安裝在所述安裝支架上，所述安裝支架通過所述旋轉馬達與所述旋轉支架相連接，所述旋轉支架置于所述安裝支架內，所述旋轉馬達與所述控制系統電連接。

其中，所述全場景三維光學掃描系統還包括第一基座，所述安裝支架包括隔離支架，所述隔離支架和所述透明平板安裝在第一基座上，所述采集裝置安裝在所述旋轉支架上。

其中，所述安裝支架包括第一固定支架和第一隔離支架，所述旋轉馬達安裝在所述第一固定支架上，所述第一固定支架通過所述旋轉馬達與所述旋轉支架相連接，所述采集裝置安裝在所述第一固定支架上，所述第一固定支架與所述第一隔離支架相連接，所述透明平板的底面與所述旋轉支架的頂面相連接，所述旋轉馬達置于所述旋轉支架下方。