[发明专利]一种全场景三维光学扫描系统及优化方法

说明书

本发明实施例提供了一种全场景三维光学扫描系统及其优化方法，包括采集装置、透明平板、支架和控制系统，待扫描的目标物体置于所述透明平板上，通过所述控制系统控制所述采集装置对透明平板上的目标物体进行扫描，至少两个所述采集装置分别安装在透明平板的侧上方和侧下方，分别采集目标物体的图像，所述透明平板侧上方的采集装置不受透明平板引起的光学折射的影响，结合透明平板侧下方的采集装置对目标物体进行扫描，获取受透明平板引起的光学折射的图像，能够获取目标物体完整的三维数据，而且无需进行特定的标记或者手动选择特征进行多次扫描的图像进行拼接，直接获取全场景全视场的三维数据。

技术领域

本发明涉及光学三维扫描系统的技术领域，具体涉及一种全场景三维光学扫描系统及优化方法。

背景技术

表面三维扫描系统(Surface 3D scanner)，为了简单起见以下称为三维扫描系统或三维扫描系统，用来检测和分析目标物体的外部形状(几何构造)并进行三维重建，在有的情况下同时获取物体表面纹理和颜色等信息。三维扫描系统在工业设计和逆向工程、缺陷检测、机器人导引、数字文物典藏、医疗诊断、动画和游戏创作等领域有广泛应用。常见的自动三维扫描系统多采用三维相机和旋转台结合的模式。扫描时，计算机控制旋转台以一定的速度带动放置于其上的物体转动，与此同时控制三维相机采集图像并进行处理得到物体表面的三维信息(深度或点云数据)和/或纹理信息实现对目标物体进行三维重建。也有的自动三维扫描系统用机器手取代人手(即机器人取代人)来实现围绕目标物体移动来采集图像并进行相应处理。

传统的转台式三维扫描系统得益于其独特的结构，在设备运行时镜头与目标物体的距离变化较小、目标物体图像采集的角度稳定、图像背景噪声小，从而使得处理后的三维数据精度很高。然而这类扫描系统并不能实现真正意义上的全自动扫描模式，因为在获取物体完整三维数据的过程中需要人为地调整物体摆放的位置，否则无法获取目标物体置于转台上被遮挡的表面的图像，这就增加了三维扫描的时间和人力成本；此外，在扫描过程中目标物体位置的人为改变有时会导致无法实现两次或多次扫描结果的自动拼接，需要使用特定的标记或手动选择特征点协助多次扫描的模型和图像的拼接。

发明内容

本发明实施例公开了一种全场景三维光学扫描系统及优化方法，解决了在获取物体完整三维数据的过程中需要人为地调整物体摆放的位置和需要使用特定的标记或手动选择特征点协助多次扫描的图像进行拼接的技术问题。

本发明实施例提供了一种全场景三维光学扫描系统，

包括采集装置、透明平板、支架和控制系统，所述透明平板置于所述支架内，所述采集装置与所述控制系统电连接，所述采集装置安装在所述支架上，所述透明平板的侧下方和侧上方分别安装有至少一个采集装置。

其中，所述支架包括安装支架和旋转支架，所述透明平板置于所述旋转支架内，所述旋转支架可相对于安装支架转动，使得所述采集装置与所述透明平板相对转动。

其中，所述全场景三维光学扫描系统还包括旋转马达，所述旋转马达安装在所述安装支架上，所述安装支架通过所述旋转马达与所述旋转支架相连接，所述旋转支架置于所述安装支架内，所述旋转马达与所述控制系统电连接。

其中，所述全场景三维光学扫描系统还包括第一基座，所述安装支架包括隔离支架，所述隔离支架和所述透明平板安装在第一基座上，所述采集装置安装在所述旋转支架上。

其中，所述安装支架包括第一固定支架和第一隔离支架，所述旋转马达安装在所述第一固定支架上，所述第一固定支架通过所述旋转马达与所述旋转支架相连接，所述采集装置安装在所述第一固定支架上，所述第一固定支架与所述第一隔离支架相连接，所述透明平板的底面与所述旋转支架的顶面相连接，所述旋转马达置于所述旋转支架下方。