[发明专利]使用结构光的3D对象扫描方法

权利要求书

1.一种扫描3D对象的方法，包括：

经由用户界面，接收用户的执行扫描操作的输入并且响应于此：使用投光器，将结构光投射在物理对象的表面上，大致在所述物理对象的表面上的目标位置；并且使用布置为距所述投光器一定距离并且相对于所述投光器成一定视角的照相机，记录至少所述物理对象的表面的一部分的第一图像序列，所述物理对象的表面的一部分包括被投射在所述物理对象的表面上的目标位置处的所述结构光照亮的光散射区域；

基于训练数据训练初始图像处理网络以提供训练图像处理网络；

其中，用于训练所述图像处理网络的训练集包括：

通过在包括投射结构光和记录图像序列的扫描操作期间扫描多个物理对象获得的第二图像，以及

通过在所述第二图像上应用分割获得的相应的第三图像；以及

使所述图像处理网络能够检索；

响应于接收所述第一图像序列中的至少包括来自所述光散射区域的图像强度的所述第一图像，检索经训练配置的所述训练图像处理网络以输出包括所述物理对象的表面上的目标位置的所述第一图像中的位置的估计的数据；

使用所述训练图像处理网络，处理所述第一图像序列中的包括所述光散射区域的所述第一图像，以生成所述物理对象的表面上的目标位置的所述第一图像中的位置的估计；并且

基于所述物理对象的表面上的目标位置的所述第一图像中的位置的估计使用三角测量，生成所述物理对象的表面的部分或完全计算机可读的点云或者三维模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括：

根据表示所述照相机和所述照相机的光学透镜中的一个或两个处的光学图像失真的照相机校准数据校正所述第一图像；

其中，基于根据所述照相机校准数据校正的第一图像执行使用所述训练图像处理网络的所述第一图像的处理。

3.根据上述权利要求的任一项所述的方法，其中，所述第一图像是2D图像，并且其中，所述物理对象的表面上的所述目标位置的所述第一图像中的位置根据2D表示。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个所述第一图像是第一次捕获的；并且其中，基于至少一个所述第一图像中所述物理对象的表面上的目标位置的所述第一图像中的位置的估计和表示当捕获至少一个所述第一图像时所述照相机和所述投光器的包括相互定向和位移的物理几何形状的参数值执行三角测量。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述训练图像处理网络是根据区分作为所述物理对象的表面上的所述目标位置的一些图片元素与其他图片元素的鉴别器分割所述第一图像序列中的至少一个图像的图片元素的分类器。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述训练图像处理网络是包括下采样和上采样算子的具有u-net架构的深度卷积网络。

7.根据权利要求1所述的方法，包括：

在记录所述第一图像序列中的第一图像期间：

使用控制器控制所述投光器在扫描操作中跨至少所述物理对象上面的多个角位置的索引范围逐步地移动所述结构光；

使用所述控制器和所述照相机与所述扫描操作并行记录所述第一图像序列并且将所述第一图像序列中的每个图像的时间戳与相应的角位置相关联；

其中，除了通过使用所述训练图像处理网络处理来自所述第一图像序列的相应的一个或多个图像获得的所述物理对象的表面上的所述目标位置的所述第一图像中的位置的估计，所述三角测量还基于来自所述第一图像序列的与所述相应的一个或多个图像相关联的角位置。

8.根据权利要求1所述的方法，包括：

在包括投射结构光并且记录所述第一图像序列的记录所述第一图像序列中的第一图像之前或者作为记录所述第一图像序列中的第一图像的初始步骤：

应用扫描仪设置，操作地设置所述投光器和所述照相机中的一个或两个的操作条件；

其中，所述3D对象的扫描是根据所述操作条件执行的。