[发明专利]三维扫描系统中激光器功率的控制方法及装置

说明书

本发明提供了一种三维扫描系统中激光器功率的控制方法，包括：采集激光器投射到被扫描物体上的反射光生成被扫描物体的图像，激光器为能够投射出至少一条一字激光线的激光器；基于被扫描物体的图像调节激光器的功率，直至激光器的功率满足预设条件。本发明能够有效的将激光器的功率调节到合理的范围，进而有效提高了三维扫描系统对扫描环境的适应能力。本发明还公开了一种三维扫描系统中激光器功率的控制装置。

技术领域

本发明涉及逆向工程技术领域，尤其涉及一种三维扫描系统中激光器功率的控制方法及装置。

背景技术

长久以来，对真实物体几何尺寸的精确测量主要采用游标卡尺、千分尺、角度尺等测量工具的接触式人工测量方式，这种测量方式无法测量形状不规则的物体表面且对于文物古迹等要求非接触的测量对象也存在技术瓶颈。随着相关学科的发展以及新技术新需求的驱动，三维扫描技术应运而生，该技术能够在不接触被测物体的情况下，根据采集到的物体表面信息计算出点云的空间分布，通过一系列的曲面重构方法在计算机中将点云数据整合成被测物体的三角网格模型，该项技术被广泛应用于工业设计领域的辅助制造与检验、医疗领域的手术定位与康复、游戏娱乐领域的实景建模与仿真以及考古领域的遗址保护与复原等。

三维扫描系统主要包括数据采集与模型重构两部分，在数据采集过程中，三维扫描仪由能够投射出一条或多条一字激光线的激光器和双目相机组成，当被扫描对象将照射光线反射进互成一定夹角的双目相机中时，便得到了被扫描对象的一组立体图像对，随着三维扫描仪位置的不断变化，立体图像对的数量不断增多，这些立体图像对分别记录了被扫描对象不同位置、不同角度的图像信息。在模型重构过程中，首先，根据三角测量原理，按照立体图像对获取的先后顺序，计算出每组立体图像对中记录的被扫描对象表面的点云数据，并将所有点云数据统一到相同的坐标系中；然后，将获取的点云数据编织成三角网格并生成三维曲面模型。为了使扫描过程能够实时看到模型重构效果，模型重构与数据采集需同步进行。

根据三角测量原理，被扫描物体表面点云数据由立体图像对中激光线中心的位置计算得到，图像中激光线中心的提取精度越高，计算得到的点云数据越准确，当激光器功率在合理区间时采集到的图像中激光线中心的亮度最高，沿中心向两侧边缘亮度逐渐降低，且激光线中心的高亮度区域宽度很窄，这种成像特点非常利于提取精确的激光线中心位置；当激光器功率过低时，由于激光线的光强低于探测器的灵敏度，采集到的图像中激光线的成像区域与其它区域无明显区别，因此，无法准确提取激光线中心的位置；当激光器功率过高时，由于激光线的光强过高使探测器达到饱和状态，采集到的图像中激光线的成像区域虽然明显区分于其它区域，但是高亮度区域过宽，因此仍无法准确提取激光线中心的位置。由于不同表面颜色和粗糙度的物体对激光线的反射能力各不相同，因此，必须将激光器功率调节到合理范围内才能准确提取激光线中心的位置。由此可以看出，如何将激光器的功率调节到合理的范围是一项亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种三维扫描系统中激光器功率的控制方法，能够有效的将激光器的功率调节到合理的范围，进而有效提高了三维扫描系统对扫描环境的适应能力。

本发明提供了一种三维扫描系统中激光器功率的控制方法，包括：

采集所述激光器投射到被扫描物体上的反射光生成所述被扫描物体的图像，所述激光器为能够投射出至少一条一字激光线的激光器；

基于所述被扫描物体的图像调节所述激光器的功率，直至所述激光器的功率满足预设条件。

优选地，所述基于所述被扫描物体的图像调节所述激光器的功率，直至所述激光器的功率满足预设条件包括：

基于所述被扫描物体的图像灰度阈值对所述图像进行二值化和连通域识别；

计算所述图像中激光线的有效识别率和饱和率；

基于所述有效识别率和饱和率调节所述激光器的功率，直至所述激光器的功率满足预设条件。