[發明專利]一種基于光掃描和智能視覺融合的3D信息采集設備

有效

• 申請號: 202011105289.5
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112254670B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 左忠斌;左達宇
• 申請（專利權）人: 天目愛視（北京）科技有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01C11/00;G01S17/89;G06V10/46;G06V10/74;G06V20/10;G06T15/04;G06T17/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明實施例提供了一種光掃描數據與視覺數據相融合構建3D模型的方法及設備，包括光掃描設備、視覺采集設備和處理設備。首次提出使用激光數據構建的3D模型和視覺數據構建的3D模型進行融合，從而同時克服激光方式無紋理信息，視覺方式不適用于高反光的問題，使得能夠全方位準確采集物體3D信息。

技術領域

本發明涉及形貌測量技術領域，特別涉及3D形貌測量技術領域。

背景技術

在進行3D測量時，需要首先采集3D信息。目前常用的方法包括使用機器視覺的方式和結構光、激光測距、激光雷達的方式。

結構光、激光測距、激光雷達的方式均需要主動光源發射到目標物上，在某些情況下會對目標物造成影響，且光源成本較高。并且光源結構比較精密，易于損壞。

而機器視覺的方式是采集物體不同角度的圖片，并將這些圖片匹配拼接形成3D模型，成本低、易使用。其在采集不同角度圖片時，可以待測物不同角度設置多個相機，也可以通過單個或多個相機旋轉從不同角度采集圖片。但無論這兩種方式哪一種，都需要將相機的采集位置圍繞目標物設置(簡稱環繞式)，但這種方式需要較大空間為圖像采集裝置設置采集位置。

而且，除了單一目標物3D構建外，通常還有目標物內部空間3D模型構建需求和周邊較大視場范圍內的3D模型構建的需求，這是傳統環繞式3D采集設備所很難做到的。

在現有技術中，也曾提出使用包括旋轉角度、目標物尺寸、物距的經驗公式限定相機位置，從而兼顧合成速度和效果。然而在實際應用中發現這在環繞式3D采集中是可行的，可以事先測量目標物尺寸。但在開放式的空間中則難以事先測量目標物，例如需要采集獲得街道、交通路口、樓群、隧道、車流等的3D信息(不限于此)。這使得這種方法難以奏效。即使是固定的較小的目標物，例如家具、人身體部分等雖然可以事先測量其尺寸，但這種方法依然受到較大限制：目標物尺寸難以準確確定，特別是某些應用場合目標物需要頻繁更換，每次測量帶來大量額外工作量，并且需要專業設備才能準確測量不規則目標物。測量的誤差導致相機位置設定誤差，從而會影響采集合成速度和效果；準確度和速度還需要進一步提高。

現有技術雖然也有對于環繞式采集設備優化的方法，但當3D采集合成設備的相機的采集方向與其旋轉軸方向相互背離的情況時，現有技術就沒有更佳的優化方法。

此外，激光掃描、結構光等方式精度高，但無紋理信息，且結構復雜、可靠性低、成本高；而視覺方式對于高反光目標物采集效果差，甚至無法合成。因此兩者各有不同的應用場合和適用的目標物。也就是說，目前并沒有能夠適用于所有情況的采集合成方式。上述問題制約了3D數據的采集和應用。

因此，急需一種能夠精確、高效、方便采集周邊或內部空間3D信息的裝置，且適用于更廣泛的場景和目標物。

發明內容

鑒于上述問題，提出了本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種光掃描數據與視覺數據相融合構建3D模型的方法及設備，。

本發明實施例提供了一種光掃描數據與視覺數據相融合構建3D模型的方法及設備，

光掃描設備主動發射光對目標物進行掃描，構建光掃描3D模型，并獲得A區域的點云；

視覺采集設備采集目標物多個圖像，并構建視覺3D模型，并獲得B區域的點云；

處理設備根據標志點絕對坐標(X_T、Y_T、Z_T)和標志點在光掃描模型上的模型坐標(X′_i、Y′_i、Z′_i)，利用空間相似變換公式解算出光掃描模型坐標與絕對坐標的7個空間坐標轉換參數；利用轉換參數將A區域的點云坐標轉換到絕對坐標系下；