[发明专利]三维立体彩色点云扫描的方法

摘要

本发明提供了一种三维立体彩色点云扫描的方法，本发明的三维立体彩色点云扫描方法，采用普通光与激光相结合的复合式技术，用于空间或物体的外形结构和色彩纹理进行扫描，以获得空间或物体表面的空间坐标信息和色彩纹理信息，并将这些信息转化为同时包含坐标信息以及彩色信息的数字化模型，提供给机械制造、家装设计、建筑和土木工程、文化遗产保护、游戏开发等行业及其他相关行业应用。本发明设计具有一次成型，不需要后期处理，在一分钟内完成360度的全景建模，整个过程全自动，在快速性的同时还保证了测量数据的准确性。

主权项

一种三维立体彩色点云扫描的方法，其特征在于，其利用彩色三维激光扫描仪进行三维立体彩色点云扫描，所述彩色三维激光扫描仪为：其包括激光头(100)、电机控制模块(200)、反光镜(300)、水平旋转台(400)、同步控制模块(500)、图像传感器(111)、计算单元、第一编码器(2011)、第二编码器(2021)和镜头(222)，所述图像传感器(111)和镜头(222)固定在水平旋转台(400)上，所述激光头(100)包括激光发射器和激光接收器；所述第一编码器(2011)和第二编码器(2021)分别通过联轴器固定在第一电机(201)和第二电机(202)的轴上；第一电机(201)控制反光镜(300)旋转使激光束进行竖直方向上的线扫描，激光头(100)固定在水平旋转台(400)上，第二电机(202)用于控制水平旋转台(400)旋转，激光在进行线扫描的同时进行水平方向扫描；三维立体彩色点云扫描的方法包括如下步骤：步骤1：计算单元的交互界面上操控彩色三维激光扫描仪开始测量，如果没有开始测量则彩色三维激光扫描仪保持待机状态；步骤2：计算单元通过同步控制模块向电机控制模块发送控制命令，控制第一电机、第二电机旋转；步骤3：计算单元通过距离测距模块控制激光发射器和激光接收器进行激光测距，同时获取第一编码器和第二编码器的码盘读数；步骤4：计算单元通过第二编码器的读数判断第二电机旋转的角度，如果旋转角度达到360度，计算单元控制第二电机停止转动，如果旋转角度小于360度，则计算单元控制第二电机继续转动；步骤5：计算单元通过同步控制模块向电机控制模块发送控制命令，控制第二电机反向旋转，直到反向旋转角度达到360度，也就是回到初始位置；步骤6：计算单元进行数据融合与处理，生成360度的三维激光点云；步骤7：计算单元通过同步控制模块向电机控制模块发送控制命令，电机控制模块控制第二电机用于控制水平旋转台旋转，从而使固定在水平旋转台上的镜头和图像传感器获取影像素材；旋转台每旋转一个固定的角度停止后，同步控制模块向图像处理模块发送信号，图像处理模块控制图像传感器和镜头获取影像素材；获取素材后图像处理模块向同步控制模块发送反馈型号，同步控制模块再一次向电机控制模块发送控制命令，控制第二电机使水平旋转台旋转固定角度，直到多次转动的角度加起来大于360度减去镜头横向视场角度的二分之一，最终获取一组图像素材；步骤8：计算单元根据步骤7获取的一组图像素材对步骤6生成的三维激光点云进行点云分割，所分得的三维激光点云模型个数与步骤7获取的图像素材的文件个数相等，并且一一对应；步骤9：计算单元对步骤8生成的一一对应的三维激光点云模型和图像素材进行纹理映射关系进行点云着色，得到一组彩色的三维激光点云模型，彩色三维激光点云模型个数与步骤8生成的一一对应关系的个数相等，计算单元将多组彩色激光点云进行数据处理，得到360度的彩色三维激光点云；步骤10：计算单元对步骤9生成的彩色三维激光点云进行平滑处理；步骤11：计算单元对步骤10处理后的彩色三维激光点云进行点云渲染，并且生成可视化显示界面；步骤12：计算单元的交互界面可以选择撤销本次测量数据，或者保存本次测量数据；步骤13：计算单元的交互界面操控彩色三维激光扫描仪开始下一次测量，如果没有开始下一次测量则彩色三维激光扫描仪保持待机状态，直到彩色三维激光扫描仪关闭。