[发明专利]彩色三维扫描系统及方法

说明书

本发明涉及一种彩色三维扫描系统及方法，包括：三维扫描设备，包括光学投影模块、投影采集模块和彩色三维重建模块；载物设备，用于承载待扫描物体；控制设备，用于控制三维扫描设备进行空间姿态调整，三维扫描设备和载物设备的姿态调整相互独立；控制设备包括旋转控制单元和移动控制单元，旋转控制单元与移动控制单元相连，移动控制单元与三维扫描设备相连，旋转控制单元控制移动控制单元在水平面内的旋转，旋转控制单元和移动控制单元一起控制三维扫描设备的空间姿态。该彩色三维扫描系统和方法，不需要在待测物体表面贴标记点，就能实现三维扫描设备对待测物体的自动化彩色三维扫描，因此三维扫描效率高、成本低、并且全程自动化。

技术领域

本发明涉及三维扫描技术领域，特别是涉及一种彩色三维扫描系统及方法。

背景技术

由于文物、工艺品等珍贵物品是用于研究和展示的，因此对这些珍贵物品的三维扫描有特殊要求：1)扫描过程中文物不能动，全程无接触，从而保证文物扫描的安全；2)不能在文物表面贴标记点；3)需要准确的几何模型；4)需要高精度高分辨率的彩色纹理贴图。

目前市场上的手持式的扫描仪虽然扫描方便，但扫描的模型精细度比较差，需要人工手持扫描仪进行扫描，扫描效率低；很多工业扫描仪是独立存在的个体，并且需要人工依靠三脚架或升降架对扫描仪进行操作，在文物等珍贵物品的扫描过程中会很繁琐，也很不便捷，降低了扫描的效率，增加了人工成本。并且这些三维扫描仪都需要在物体表面贴标记点，才能实现对不同视角的数据进行匹配，但是文物等珍贵物品不允许在物体表面贴标记点。工业领域的扫描仪大部分也没有专业的彩色纹理相机，基本都是几何扫描和纹理拍照分开，通过人工的方式进行纹理贴图，这样没有精度保证。一些扫描仪是用彩色工业相机同时采集几何模型和纹理信息，由于彩色工业相机的分辨率和颜色质量比较低，达不到高分辨率和高质量的纹理效果，从而使扫描出来的彩色纹理质量达不到珍贵物品的三维模型要求。

发明内容

基于此，有必要提供一种不需要在待测物体表面贴标记点就能进行高效率、高质量、低成本、自动化的彩色三维扫描系统。

一种彩色三维扫描系统，包括：

三维扫描设备，包括光学投影模块、投影采集模块和彩色三维重建模块，所述光学投影模块用于投影编码图案到待扫描物体上，所述投影采集模块用于采集所述投影编码图案进行几何三维模型重建，所述彩色三维重建模块用于采集所述待扫描物体的彩色照片，并在所述几何三维模型上进行彩色纹理映射，实现对所述待扫描物体的彩色纹理三维模型重建；

载物设备，用于承载所述待扫描物体；

控制设备，用于控制所述三维扫描设备进行空间姿态调整，所述三维扫描设备和所述载物设备的姿态调整相互独立；所述控制设备包括旋转控制单元和移动控制单元，所述旋转控制单元与所述移动控制单元相连，所述移动控制单元与所述三维扫描设备相连，所述旋转控制单元控制所述移动控制单元在水平面内的旋转，所述旋转控制单元和移动控制单元一起控制所述三维扫描设备的空间姿态。

在其中一个实施例中，所述彩色三维扫描系统还包括灯光设备，所述灯光设备用于为所述三维扫描设备提供均匀的环境光。

在其中一个实施例中，所述彩色三维扫描系统还包括自动模式和手动模式，所述自动模式是所述控制设备直接控制所述三维扫描设备完成空间姿态调整并对待扫描物体进行三维扫描；所述手动模式是由手动调节所述三维扫描设备完成空间姿态调整并对待扫描物体进行三维扫描；所述手动模式和所述自动模式可根据实际情况相互切换。

在其中一个实施例中，还包括工业计算机，所述工业计算机用于对不同视角的所述三维模型进行匹配，从而得到所述待扫描物体的完整三维模型。