[发明专利]一种基于多立体跟踪器的大型物体三维建模系统及方法

权利要求书

1.一种基于多立体跟踪器的大型物体三维建模系统，其特征在于，包括：

一台含有两个工业相机和一个投影仪的三维扫描仪、多台立体跟踪器、分别设置于被测大型物体两侧的两条互为平行的导轨、一台GPU服务器；

所述的三维扫描仪设置于一个支架上，所述支架可沿导轨直线运动；

所述的多台立体跟踪器，通过各自的支承件沿被测大型物体一侧导轨的外侧纵向依次间隔放置；每台立体跟踪器设置有两个工业相机；

所述的三维扫描仪和每台立体跟踪器上均安装有多个LED标记；

所述的工业相机和投影仪分别通过千兆网线和USB接口连接到所述的GPU服务器；

所述的系统通过所述的三维扫描仪依次测量物体的各局部区域，利用多台立体跟踪器定位三维扫描仪的姿态，然后拼接所述的三维扫描仪依次测量物体的各局部形状数据，从而实现大型物体的三维形状建模。

2.根据权利要求1所述的一种基于多立体跟踪器的大型物体三维建模系统，其特征在于，所述的多台立体跟踪器从距离所述的三维扫描仪最近处，依次分别标记为：T₁，T₂，…T_k，其放置原则是：所述的立体跟踪器T_k-1可以看到立体跟踪器T_k上的所有LED标记；所述的k∈{2，…，n}。

3.根据权利要求2所述的一种基于多立体跟踪器的大型物体三维建模系统，其特征在于，所述的n个立体跟踪器按顺序放置后，位置固定不动。

4.根据权利要求2所述的一种基于多立体跟踪器的大型物体三维建模系统，其特征在于，所述的立体跟踪器T₁上不安装LED标记。

5.一种采用如权利要求1至4任一项所述系统而实施的基于多立体跟踪器的大型物体三维建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)三维扫描仪安放在支架上，支架安装于平行导轨上，可以沿导轨直线运动；在三维扫描仪上，安装多个发光LED标记，作为被跟踪标记；

(2)沿被测大型物体一侧导轨的外侧，纵向依次间隔放置多个立体跟踪器，令T_k表示第k个立体跟踪器，所述的k∈{2，…，n}；在立体跟踪器T_k上安装多个LED标记；

(3)在建模大型物体之前，对三维扫描仪和立体跟踪器T_k上的LED标记进行检测、匹配和标定，从而计算立体跟踪器的姿态；

(4)开始测量大型物体时，T₁为工作立体跟踪器，根据跟踪的结果，计算三维扫描仪的运动姿态；三维扫描仪的投影仪向物体投射特殊纹理图像，工业相机拍摄投影仪所投影区域的照片，并将照片传至GPU服务器，在GPU服务器上重建大型物体的局部三维数据；

(5)三维扫描仪沿导轨向前移动，重建被测大型物体的下一个局部三维数据；立体跟踪器T_k将依次检测到三维扫描仪的出现，从而成为工作跟踪器；

(6)当T_k变成工作跟踪器后，T_k采用KLT跟踪算法，跟踪三维扫描仪上LED标记的移动，从而计算三维扫描仪的姿态；

(7)根据三维扫描仪姿态，拼接局部测量数据；重复步骤(5)—(7)，直到整个被测大型物体建模结束。

6.根据权利要求5所述的一种基于多立体跟踪器的大型物体三维建模方法，其特征在于，所述的多台立体跟踪器放置原则是：所述的立体跟踪器T_k-1可以看到立体跟踪器T_k上的所有LED标记。

7.根据权利要求5所述的一种基于多立体跟踪器的大型物体三维建模方法，其特征在于，所述的n个立体跟踪器按顺序放置后，位置固定不动。

8.根据权利要求5所述的一种基于多立体跟踪器的大型物体三维建模方法，其特征在于，所述的立体跟踪器T₁上不安装LED标记。