[发明专利]一种扫描方法及系统

说明书

本发明提供一种扫描方法及系统，方法包括：采用深度相机扫描待测物的所有区域获得所述待测物的全局模型；追踪所述深度相机的位置姿态，采用结构光扫描所述待测物的局部区域，获得局部模型；将所述局部模型融合到所述全局模型中得到所述待测物的三维重建模型。通过深度相机快速重建全局模型，然后利用面结构光将被测物精细区域精确重建局部模型并融合到全局模型，得到局部精度较高的三维重建模型。在保持较高的扫描速度的前提下，精确重建大型待测物的精细特征。

技术领域

本发明涉及三维技术领域，尤其涉及一种扫描方法及系统。

背景技术

目前市面上已有的便携式扫描仪，一般采用线激光扫描方法、面结构光扫描方法和基于深度相机的扫描方法。

基于线激光的扫描系统，主动投射点状或线状的激光图案到待测物表面，然后利用单个或多个相机拍摄激光图案。如果是单目线激光方法，则利用相机与激光点或激光面的位置关系，求解待测物上激光图案上的三维点坐标。对于双目线激光系统，利用双目立体匹配对应激光点并三维重建。该方法由于采用激光主动投射技术，能够极大地克服环境光带来的噪声，具有较高的三维重建精度。

面结构光扫描方法，市面上最常见的方法是通过投影仪投射一系列的光栅图案到待测物，然后利用单个或两个相机拍摄待测物表面的变形图案，求解相位并利用双目立体视觉原理求解对应点的三维坐标。该方法由于投射的光栅图案可基本覆盖相机幅面，因此，单次测量即可重建得到大面积表面的点云，且该方法具有较高的精度，可用于工业检测现场。

基于深度相机的扫描方法，一般采用单个或多个深度相机重建待测物表面，深度相机可实时输出待测物的深度图像，具有高速测量的优势，且其体积小、成本低、具有较大的测量范围和景深。对于便携式扫描仪，一般采用单个深度相机配合高性能图形显卡可实现实时扫描，从而快速获取待测物的完整三维模型。深度相机另外一个显著的优势是，可不经预先表面处理直接获得黑色物体、高亮反光物体和头发等传统扫描方法无法扫描的待测物点云。

对于线激光扫描方法，由于一般采用单线或多线扫描，导致重建的单帧点云点数过少，且多帧点云拼接时，需借助反光标志点，需要提前在被测模型表面粘贴标志点，对于大型物体，扫描前准备时间较长。另外，由于激光线在不同表面上的反射特性不一致，沿激光线截面上的横向亮度分布可能不满足正态分布，导致中心线提取精度下降，从而三维重建精度一般低于面结构光方法。

对于面结构光扫描方法，由于该方法投射光栅图案需要一定时间，且该时间段内要求测量单元保持静止，因此，一般要求操作者从多个角度获取多幅点云，且不同角度测量时需固定相机和待测物的位置关系，然后利用标志点进行拼接，该方法对于扫描大型待测物是非常耗时的。另外，该方法受待测物表面材质、颜色影响相对较大，一般无法用于测量黑色物体、头发等。

对于基于深度相机的扫描方法，虽然该方法一般成本较低且更便携，然而由于深度相机本身的精度较低，无法用于精度要求高的扫描场合。另外，深度相机分辨率一般较低，扫描的点云一般比较稀疏，无法重建得到密集点云模型。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明为了解决现有的便携式扫描仪，采用线激光、面结构光和深度相机中的一种方法难以同时满足高精度、快速扫描，且一般仅适用于特定的具有诸多限制的扫描场合的问题，提供一种扫描方法及系统。

本发明采用的技术方案如下所述：

一种扫描方法，包括如下步骤：S1：采用深度相机扫描待测物的所有区域获得所述待测物的全局模型；S2：追踪所述深度相机的位置姿态，采用结构光扫描所述待测物的局部区域，获得局部模型；S3：将所述局部模型融合到所述全局模型中得到所述待测物的三维重建模型。