[發(fā)明專利]一種三維掃描儀、三維掃描系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111811431A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜華;王煒;李仲平;周博華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京天遠(yuǎn)三維科技股份有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京開陽星知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11710
• 代理人: 安偉

1.一種三維掃描儀，包括圖案投影器和圖案采集傳感器，所述圖案投影器用于將特定的光學(xué)圖形投影到待測物體表面，所述圖案采集傳感器用于采集所述待測物體表面的圖像，其特征在于，所述圖案投影器的工作景深可調(diào)，所述圖案采集傳感器的工作景深與所述圖案投影器的工作景深適配。

2.如權(quán)利要求1所述的三維掃描儀，其特征在于，所述圖案投影器包括至少兩個投影器，所述至少兩個投影器中包括工作景深不同的投影器，通過控制切換選擇所述至少兩個投影器中的一個投影器工作，以調(diào)節(jié)所述圖案投影器的工作景深，和/或

所述圖案投影器包括投影器，所述投影器包括可調(diào)節(jié)鏡頭，通過控制調(diào)節(jié)所述鏡頭的焦距和光圈中的至少一種，以調(diào)節(jié)所述圖案投影器的工作景深。

3.如權(quán)利要求2所述的三維掃描儀，其特征在于，所述圖案投影器包括至少兩個投影光源，所述至少兩個投影光源投射的光線的波段全部相同，或者部分相同，或者全部不同。

4.如權(quán)利要求1所述的三維掃描儀，其特征在于，所述圖像采集傳感器包括

傳感芯片，所述傳感芯片的尺寸是根據(jù)所述圖像采集傳感器的鏡頭的焦距、光圈值、工作距離、以及工作景深確定的，所述圖像采集傳感器的工作景深不小于所述圖案投影器的最大工作景深；和/或

所述圖像采集傳感器包括可調(diào)節(jié)鏡頭，通過調(diào)節(jié)所述鏡頭的焦距和光圈中的至少一種，以調(diào)節(jié)所述圖像采集傳感器的工作景深。

5.如權(quán)利要求1所述的三維掃描儀，其特征在于，還包括：

帶通濾波器，用于對所述圖案投影器投射的光線和/或所述圖像采集傳感器采集的光線進(jìn)行濾波；和/或

補(bǔ)光光源，用于在所述圖像采集傳感器采集所述待測物體表面的圖像時，對所述待測物體表面進(jìn)行補(bǔ)光；和/或

電源模塊，包括一種便攜式移動電源，用于為所述三維掃描儀供電。

6.一種三維掃描系統(tǒng)，包括三維掃描儀和上位機(jī)，所述三維掃描儀和所述上位機(jī)傳輸連接，其特征在于，所述三維掃描儀為權(quán)利要求1-5任一所述的三維掃描儀，所述三維掃描儀包括圖案投影器和圖像采集傳感器，所述圖案投影器和圖像采集傳感器分別與所述上位機(jī)傳輸連接；

所述圖案投影器根據(jù)所述上位機(jī)發(fā)送的第一控制信號調(diào)節(jié)工作景深；

所述三維掃描儀基于當(dāng)前工作景深掃描待測物體，所述圖案投影器投射特定的光學(xué)圖形投影到待測物體表面，所述圖像采集傳感器同步采集所述待測物體表面的圖像并傳輸至所述上位機(jī)；

所述上位機(jī)根據(jù)所述三維掃描儀采集的待測物體表面的圖像，得到所述待測物體的三維掃描信息。

7.如權(quán)利要求6所述的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于，通過對所述待測物體進(jìn)行空間定位、三維建模，以及攝影測量計算中的至少一種，得到所述待測物體的三維掃描信息；

其中，所述上位機(jī)包括以下至少一種：

3D位姿計算器，用于從所述待測物體表面的圖像中提取二維特征點(diǎn)，并根據(jù)所述二維特征點(diǎn)對所述待測物體進(jìn)行空間定位；

點(diǎn)云重建計算器，用于從所述待測物體表面的圖像中提取二維特征點(diǎn)，并根據(jù)所述二維特征點(diǎn)對所述待測物體進(jìn)行三維建模；

攝影測量計算器，用于根據(jù)所述待測物體表面的圖像，對所述待測物體進(jìn)行攝影測量計算。

8.如權(quán)利要求6所述的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

工作景深提示器，用于顯示所述三維掃描儀的當(dāng)前工作景深。

9.一種三維掃描方法，其特征在于，包括：

向圖案投影器發(fā)送第一控制信號，控制圖案投影器調(diào)節(jié)工作景深；

向所述圖案投影器發(fā)送第二控制信號，控制所述圖案投影器將特定的光學(xué)圖形投影到待測物體表面；

向所述圖像采集傳感器發(fā)送第三控制信號，控制所述圖像采集傳感器采集所述待測物體表面的圖像；

根據(jù)所述待測物體表面的圖像，得到所述待測物體的三維掃描信息。

10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，通過對所述待測物體進(jìn)行空間定位、三維建模，以及攝影測量計算中的至少一種，得到所述待測物體的三維掃描信息；

所述根據(jù)所述待測物體表面的圖像，得到所述待測物體的三維掃描信息包括：

從所述待測物體表面的圖像中提取二維特征點(diǎn)，并根據(jù)所述二維特征點(diǎn)對所述待測物體進(jìn)行空間定位；和/或

從所述待測物體表面的圖像中提取二維特征點(diǎn)，并根據(jù)所述二維特征點(diǎn)對所述待測物體進(jìn)行三維建模；和/或

根據(jù)所述待測物體表面的圖像，對所述待測物體進(jìn)行攝影測量計算。