[发明专利]三维扫描方法和三维扫描设备

说明书

本公开涉及一种三维扫描设备和三维扫描方法，该三维扫描设备包括：至少两个图像采集传感器，用于采集待测物体表面的图像；双目视觉测量计算器，用于对所述图像中待测物体表面特征进行三维重建；全局误差控制计算器，用于对所述图像中待测物体表面特征进行计算；比例尺计算器，用于基于所述双目视觉测量计算器和所述全局误差控制计算器输出的三维数据集，确定比例尺，以还原待测物体。本公开实施例提供的技术方案，将摄影测量和三维扫描一体化，无需编码点和高成本且占用较大空间的比例尺实物，从而在可控制全局误差的同时，降低整体解决方案的成本和复杂度，使得三维扫描设备的结构简单，便于携带。

技术领域

本公开涉及三维扫描技术领域，尤其涉及一种三维扫描方法和三维扫描设备。

背景技术

光学三维扫描系统是常用的快速三维测量设备，在工业检测领域，光学三维扫描正逐渐成为主流的检测技术手段。工业光学三维扫描技术按扫描方式主要分两大类：固定式三维扫描和手持式三维扫描。其中，固定式三维扫描的优点是面阵扫描，单帧扫描可得整个可见区域的三维数据，单次测量效率较高，测量精度较高；其缺点是固定式三维扫描设备通常笨重、使用不便捷及人工操作体验不佳。手持式三维扫描的优点是操作灵活便捷，更加适用于各种形状、尺寸的工件测量，特别是采用激光光源的手持式三维扫描设备还具有很好的复杂光照、材质、颜色等适应性。

随着工业制造水平和品控需求的日益提升，三维扫描技术也在迅速发展，不断提升扫描精度是该技术领域关注的焦点之一。目前已有的激光三维扫描设备在大部分小型工件扫描应用领域扫描精度相对可靠，但面向大型工件扫描时由于技术原理所限导致累积误差较大，难以独立完成扫描任务或满足精度指标，通常需要搭配其它全局误差控制测量设备，如摄影测量系统，即使用编码点、标尺、标记点采用多视几何原理获取标记点构成的物体框架坐标以控制全局误差，大幅增加了整体解决方案的成本和复杂度。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种三维扫描方法和三维扫描设备。

本公开提供了一种三维扫描设备，包括：

至少两个图像采集传感器，用于采集待测物体表面的图像；

双目视觉测量计算器，用于对所述图像中待测物体表面特征进行三维重建；

全局误差控制计算器，用于对所述图像中待测物体表面特征进行计算；

比例尺计算器，用于基于所述双目视觉测量计算器和所述全局误差控制计算器输出的三维数据集，确定比例尺，以还原待测物体。

在一些实施例中：所述图像采集传感器用于在摄影测量阶段，在第一工作距离下采集待测物体表面的图像；

所述图像采集传感器还用于在三维扫描阶段，在第二工作距离下采集待测物体表面的图像；

其中，所述第二工作距离小于或等于所述第一工作距离。

在一些实施例中，所述双目视觉测量计算器，用于在所述摄影测量阶段，对采集到的图像中的标记点进行三维重建，确定第一坐标集；以及用于在所述三维扫描阶段，对采集到的图像进行三维重建，确定第四坐标集及点云数据；

所述全局误差控制计算器，用于在所述摄影测量阶段，对采集到的图像中的标记点进行摄影测量稀疏光束法平差计算，获得第二坐标集。

在一些实施例中，所述比例尺计算器包括比例尺估算计算器和比例尺优化计算器；所述比例尺包括第一比例尺和第二比例尺；

所述比例尺估算计算器用于基于所述第一坐标集和所述第二坐标集，确定第一比例尺；

基于所述第二坐标集和所述第一比例尺确定第三坐标集；

所述比例尺优化计算器用于基于所述第四坐标集和所述第三坐标集，确定第二比例尺；