[发明专利]三维立体彩色点云扫描的方法

说明书

技术领域

本发明涉及扫描领域，尤其涉及三维立体彩色点云扫描的方法。

背景技术

三维扫描技术的应用领域非常广泛，在机械制造、家装设计、建筑和土木工程、文化遗产保护、游戏开发等行业领域对三维模型都有很大需求。

目前有几种类型的光学扫描仪，一种是通过点状激光或线状激光对三维空间进行测量，但这种扫描仪只能获取三维空间信息，无法获取空间或物体表面的彩色纹理信息，如果要添加彩色纹理信息，必须通过专业的数码设备获取彩色图片，并通过纹理贴图获得彩色的三维模型，但这一过程需要耗费大量的人力物力，而且由于激光和数码设备采集信息的位置有所偏差，导致获得的彩色三维模型在准确性以及效果上都很有限。

另外一种可选择的扫描系统是普通光扫描。利用侧面影像的方法，从单镜头获取大量的视觉数据点，并通过获取的大量物体图像与物体相关角度相关联，通过图像处理对空间或物体进行三维重建，并确定该物体或空间表面的色彩信息。但这种方法有很大局限性，图像处理所获得的三维空间数据在超过5米的大场景下精确性远远比不上激光测量。

而且，扫描、测量或者其它3D物体获取数据的装置，例如进行三维重建，在速度和精度上很难兼顾。

因此，在扫描、测量空间或物体的三维空间数据和彩色纹理数据的装置，从实景快速地、精确地获取三维数据和彩色纹理数据、生成彩色点云或相关模型，比以前的系统有了很大的改进。

发明内容

为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种彩色三维激光扫描仪，其包括激光头、电机控制模块、反光镜、水平旋转台、同步控制模块、图像传感器和镜头，所述图像传感器和镜头固定在水平旋转台上，图像传感器和镜头获取空间或物体表面的彩色纹理信息，所述激光头包括激光发射器和激光接收器，电机控制模块控制第一电机和第二电机，第一电机控制反光镜旋转使激光束进行竖直方向上的线扫描，激光头固定在水平旋转台上，第二电机用于控制水平旋转台旋转，激光在进行线扫描的同时进行水平方向扫描；

同步控制模块向电机控制模块发送控制命令，电机控制模块控制第二电机用于控制水平旋转台旋转，从而使固定在水平旋转台上的镜头和图像传感器获取影像素材，水平旋转台每旋转一个固定的角度停止后，同步控制模块向图像处理模块发送信号，图像处理模块控制图像传感器和镜头获取影像素材；获取素材后图像处理模块向同步控制模块发送反馈型号，同步控制模块再一次向电机控制模块发送控制命令，控制第二电机使水平旋转台旋转固定角度，直到多次转动的角度加起来大于360度减去镜头横向视场角度的二分之一。

作为本发明的进一步改进，还包括计算单元，所述计算单元通过同步控制模块控制电机控制模块。

作为本发明的进一步改进，还包括底壳、下壳、左上壳和右上壳、支撑构件，圆柱形的支撑构件固定在水平旋转台上，随水平旋转台转动而转动，左上壳和右上壳通过螺丝固定，合成整体后通过螺丝与支撑构件固定，随支撑构件的转动而旋转，底壳通过螺丝与下壳固定。

作为本发明的进一步改进，还包括刻度环，刻度环通过螺丝固定在下壳。

作为本发明的进一步改进，电机控制模块通过螺丝固定在下壳。

作为本发明的进一步改进，水平旋转台通过电池压板的螺丝位固定在下壳。

作为本发明的进一步改进，同步控制模块通过螺丝固定在下壳。

作为本发明的进一步改进，锂电池通过机械卡位固定在电池压板上，再与底壳紧配，还包括第一编码器和第二编码器，第一编码器和第二编码器分别通过联轴器固定在第一电机和第二电机的轴上。

一种利用上述任意一项彩色三维激光扫描仪进行三维立体彩色点云扫描的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：计算单元的交互界面上操控彩色三维激光扫描仪开始测量，如果没有开始测量则彩色三维激光扫描仪保持待机状态；

步骤2：计算单元通过同步控制模块向电机控制模块发送控制命令，控制第一电机、第二电机旋转；

步骤3：计算单元通过距离测距模块控制激光发射器和激光接收器进行激光测距，同时获取第一编码器和第二编码器的码盘读数；

步骤4：计算单元通过第二编码器的读数判断第二电机旋转的角度，如果旋转角度达到360度，计算单元控制第二电机停止转动，如果旋转角度小于360度，则计算单元控制第二电机继续转动；

步骤5：计算单元通过同步控制模块向电机控制模块发送控制命令，控制第二电机反向旋转，直到反向旋转角度达到360度，也就是回到初始位置；

步骤6：计算单元进行数据融合与处理，生成360度的三维激光点云；